JP6952744B2 - Penetration - Google Patents

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Description

本発明は、ハウジング、特にバッテリーセルハウジングのハウジング部分を特に通る貫通部であって、そのハウジング部分が、ガラス材料またはガラスセラミック材料中の少なくとも1つの本質的にピン形の導体が貫通する少なくとも1つの開口部を有する貫通部に関する。 The present invention is a penetration portion particularly passing through a housing portion of a housing, particularly a battery cell housing, through which the housing portion is penetrated by at least one essentially pin-shaped conductor in a glass material or glass ceramic material. With respect to a penetration having one opening.

本発明の意味におけるバッテリーとは、放電し終わったら廃棄され、かつ/またはリサイクルされる使い捨てバッテリーとも、蓄電池とも理解される。 A battery in the sense of the present invention is understood to be a disposable battery that is discarded and / or recycled after being discharged, or a storage battery.

蓄電池、好ましくはリチウムイオンバッテリーは、種々の用途、例えば、ポータブル型電子機器、携帯電話、工作機械および特に電気自動車などのために設計されている。そのバッテリーは、従来のエネルギー源、例えば鉛酸バッテリー、ニッケルカドミウムバッテリーまたはニッケル水素バッテリーの代わりとなり得る。 Batteries, preferably lithium-ion batteries, are designed for a variety of applications, such as portable electronics, mobile phones, machine tools and especially electric vehicles. The battery can replace conventional energy sources such as lead acid batteries, nickel cadmium batteries or nickel metal hydride batteries.

リチウムイオンバッテリーは多年にわたって知られている。このことに関しては例えば、「Handbook of Batteries」、David Linden編、第2版、McGrawhill、1995年、第36および39章を参照されたい。 Lithium-ion batteries have been known for many years. See, for example, "Handbook of Batteries", edited by David Linden, 2nd Edition, McGrawhill, 1995, Chapters 36 and 39.

リチウムイオンバッテリーの種々の態様が、多数の特許文献に記載されている。例えば米国特許第961,672号、米国特許第5,952,126号、米国特許第5,900,183号、米国特許第5,874,185号、米国特許第5,849,434号、米国特許第5,853,914号および米国特許第5,773,959号を挙げることができる。 Various aspects of the lithium ion battery are described in numerous patent documents. For example, US Pat. No. 961,672, US Pat. No. 5,952,126, US Pat. No. 5,900,183, US Pat. No. 5,874,185, US Pat. No. 5,849,434, US Pat. Patent No. 5,853,914 and US Pat. No. 5,773,959 can be mentioned.

特に自動車環境で使用するためのリチウムイオンバッテリーは通常、多数の個別のバッテリーセルを有し、それらのバッテリーセルは互いに一列に接続されている。互いに直列または一列に接続されているバッテリーセルは、いわゆるバッテリーパックにまとめられ、さらにいくつかのバッテリーパックが、リチウムイオンバッテリーとも称されるバッテリーモジュールにまとめられる。それぞれ個々のバッテリーセルは、バッテリーセルのハウジングから導出されている電極を有する。 Lithium-ion batteries, especially for use in an automotive environment, typically have a large number of separate battery cells, which are connected in a row to each other. Battery cells connected in series or in a row with each other are grouped into so-called battery packs, and several battery packs are grouped into a battery module, also called a lithium-ion battery. Each individual battery cell has an electrode that is derived from the battery cell housing.

リチウムイオンバッテリーを自動車環境で使用するためには特に、耐食性、耐事故性(Bestaendigkeit bei Unfall)または振動強度などの多数の問題を解決しなければならない。さらなる問題の1つは、長期間にわたるバッテリーセルの気密性である。バッテリーセルの電極またはバッテリーセルの電極貫通部の範囲での緩みによって、気密性は損なわれ得る。その種の緩みは例えば、温度変化の負荷および例えば車両の振動などの機械的応力変化またはプラスチックの老化によって惹起され得る。バッテリーまたはバッテリーセルのショートまたは温度変化は、バッテリーまたはバッテリーセルの寿命を短くし得る。 In order to use a lithium-ion battery in an automobile environment, a number of problems such as corrosion resistance, accident resistance (Bestaendigkeit bei Unfall) or vibration strength must be solved. One of the further problems is the airtightness of the battery cell over a long period of time. Airtightness can be compromised by loosening in the battery cell electrodes or within the battery cell electrode penetrations. Such loosening can be caused, for example, by loads of temperature changes and mechanical stress changes such as vehicle vibrations or aging of plastics. Shorts or temperature changes in the battery or battery cell can shorten the life of the battery or battery cell.

より良好な耐事故性を保証するために、ドイツ特許第101 05 877(A1)号は例えば、リチウムイオンバッテリーのためのハウジングを提案しており、その場合、そのハウジングは、両側が開いていて、閉じられるようになっている金属製ジャケットを含んでいる。電流接続または電極は、プラスチックによって絶縁されている。そのプラスチック絶縁の欠点は、耐熱性が限られること、機械抵抗が限られること、老化、寿命を通じて気密性が不確実であることである。したがって、電流貫通部は、従来技術によるリチウムイオンバッテリーでは、例えばLiイオンバッテリーのカバー部分に非気密性に組み込まれている。さらに電極は、バッテリーの内部空間内にある、追加の絶縁体を備えたクリンピングされて(verquetschte)レーザー溶接されている接合部品である。 To ensure better accident resistance, German Patent No. 101 05 877 (A1) proposes, for example, a housing for a lithium-ion battery, in which case the housing is open on both sides. Includes a metal jacket that is designed to be closed. The current connection or electrodes are insulated by plastic. The drawbacks of the plastic insulation are limited heat resistance, limited mechanical resistance, aging and uncertain airtightness throughout life. Therefore, in the conventional lithium ion battery, the current penetration portion is non-airtightly incorporated in, for example, the cover portion of the Li ion battery. In addition, the electrodes are a crimped, laser welded joint with additional insulation within the interior space of the battery.

従来技術によるリチウムイオンバッテリーでのさらなる問題は、バッテリーセルが大きな構造空間を有することと、大電流に基づき、抵抗損によって非常に迅速に加熱が、したがって温度変化が生じることである。 A further problem with prior art lithium-ion batteries is that the battery cell has a large structural space and, based on the large current, heats up very quickly due to resistance loss, thus causing temperature changes.

ドイツ特許第27 33 948(A1)号から、例えばガラスまたはセラミックなどの絶縁体が直接、溶融接合によって金属部分に接合されているアルカリバッテリーが公知となっている。 From German Patent No. 27 33 948 (A1), an alkaline battery in which an insulator such as glass or ceramic is directly bonded to a metal portion by melt bonding is known.

金属部分のうちの一方は、アルカリバッテリーの陽極と電気的に接合されており、他方は、アルカリバッテリーの陰極と電気的に接合されている。ドイツ特許第27 33 948(A1)号で使用されている金属は、鉄または鋼である。アルミニウムなどの軽金属は、ドイツ特許第27 33 948(A1)号には記載されていない。ガラス材料またはセラミック材料の溶融温度も、ドイツ特許第27 33 948(A1)号には示されていない。ドイツ特許第27 33 948(A1)号に記載されているアルカリバッテリーは、アルカリ性電解質を含むバッテリーであり、その電解質はドイツ特許第27 33 948(A1)号によると、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである。Liイオンバッテリーについての言及は、ドイツ特許第27 33 948(A1)号には見いだせない。 One of the metal parts is electrically bonded to the anode of the alkaline battery and the other is electrically bonded to the cathode of the alkaline battery. The metal used in German Patent No. 27 33 948 (A1) is iron or steel. Light metals such as aluminum are not described in German Patent No. 27 33 948 (A1). The melting temperature of the glass or ceramic material is also not shown in German Patent No. 27 33 948 (A1). The alkaline battery described in German Patent No. 27 33 948 (A1) is a battery containing an alkaline electrolyte, the electrolyte of which is sodium hydroxide or potassium hydroxide according to German Patent No. 27 33 948 (A1). Is. No reference to Li-ion batteries can be found in German Patent No. 27 33 948 (A1).

ドイツ特許第698 04 378(T2)号または欧州特許第0 885 874(B1)号から、不斉有機カルボン酸エステルを製造する方法およびアルカリイオンバッテリー用の水不含の有機電解質を製造する方法が公知となっている。充電式リチウムイオンセルのための電解質も、ドイツ特許第698 04 378(T2)号または欧州特許第0 885 874(B1)号には記載されている。 From German Patent No. 698 04 378 (T2) or European Patent No. 0 885 874 (B1), methods for producing asymmetric organic carboxylic acid esters and methods for producing water-free organic electrolytes for alkaline ionized batteries It is known. Electrolytes for rechargeable lithium-ion cells are also described in German Patent No. 698 04 378 (T2) or European Patent No. 0 885 874 (B1).

貫通接触部を収容するためのセルソケットのための材料は、記載されてなく、単に接続ピンのための材料が記載されており、それは、チタン、アルミニウム、ニッケル合金またはステンレス鋼からなってよい。 The material for the cell socket for accommodating the through contact is not described, only the material for the connecting pins is described, which may consist of titanium, aluminum, nickel alloy or stainless steel.

ドイツ特許第699 23 805(T2)号または欧州特許第0 954 045(B1)は、電気的有効性が改善されているRF−貫通部を記載している。欧州特許第0 954 045(B1)号から公知の貫通部は、ガラス−金属貫通部ではない。欧州特許第0 954 045(B1)には、例えばパッケージングの金属壁の中に直接形成されているガラス−金属貫通部は不利である。それというのも、その種のRF−貫通部はガラスの脆弱化に基づき堅牢でないためであると記載されている。 German Patent No. 699 23 805 (T2) or European Patent No. 0 954 045 (B1) describes RF-penetrations with improved electrical effectiveness. The penetrations known from European Patent No. 0954 045 (B1) are not glass-metal penetrations. European Patent No. 0 954 045 (B1) is disadvantageous, for example, in glass-metal penetrations formed directly in the metal walls of the packaging. It is stated that such RF-penetrations are not robust due to the weakening of the glass.

ドイツ特許第690 230 71(T2)号または欧州特許第0 412 655(B1)号は、バッテリーまたは他の電気化学的セル用のガラス−金属貫通部を記載しており、その際、ガラスとして、約45重量%のSiO含有率を有するガラスが使用され、金属として特に、モリブデンおよび/またはクロムおよび/またはニッケルを含む合金が使用されている。軽金属の使用は、使用されるガラスの融解温度と同様にドイツ特許第690 23 071(T2)号にはほとんど記載されていない。ドイツ特許第690230 71(T2)または欧州特許第0 412 655(B1)では、ピン形の導体のための材料も、モリブデン、ニオブまたはタンタルを含む合金である。 German Patent No. 690 230 71 (T2) or European Patent No. 0 412 655 (B1) describes glass-metal penetrations for batteries or other electrochemical cells, where as glass. Glass with a SiO 2 content of about 45% by weight is used, and alloys containing molybdenum and / or chromium and / or nickel are used as the metal. The use of light metals, as well as the melting temperature of the glass used, is rarely described in German Patent No. 690 23 071 (T2). In German patent 690230 71 (T2) or European patent 0 412 655 (B1), the material for pin-shaped conductors is also an alloy containing molybdenum, niobium or tantalum.

米国特許第7,687,200号から、リチウムイオンバッテリー用のガラス−金属貫通部が公知になっている。米国特許第7,687,200号では、ハウジングは特殊鋼製であり、ピン形の導体は白金/イリジウム製であった。米国特許第7,687,200号では、ガラス材料として、ガラスTA23およびCABAL−12が述べられている。米国特許第5,015,530号ではその場合、融解温度1025℃または800℃を有するCaO−MgO−Al−B系である。さらに、米国特許第5,015,530号から、リチウムバッテリー用のガラス−金属貫通部のためのガラス組成物が公知になっており、そのガラス組成物は、CaO、Al、B、SrOおよびBaOを含み、その融解温度は650℃〜750℃の範囲であり、したがって、軽金属と共に使用するには高すぎる。 Glass-metal penetrations for lithium-ion batteries have become known from US Pat. No. 7,687,200. In US Pat. No. 7,687,200, the housing was made of special steel and the pin-shaped conductor was made of platinum / iridium. U.S. Pat. No. 7,687,200 describes glass TA23 and CABAL-12 as glass materials. In that case, US Pat. No. 5,015,530 is a CaO-MgO-Al 2 O 3- B 2 O 3 system having a melting temperature of 1025 ° C or 800 ° C. Further, from US Pat. No. 5,015,530, a glass composition for a glass-metal penetration part for a lithium battery is known, and the glass composition is CaO, Al 2 O 3 , B 2. It contains O 3 , SrO and BaO, the melting temperature of which ranges from 650 ° C to 750 ° C, and is therefore too high for use with light metals.

米国特許第4,841,101号から、本質的にピン形の導体がガラス材料で金属リングにガラス付けされている貫通部が公知となっている。次いで金属リングは改めて、ハウジングの開口部または穿孔部に取り付けられて、はんだ付けによって、例えばはんだリングが締まった後に、内壁または穿孔部と特に固く接合される。金属リングは、バッテリーハウジングのアルミニウムの高い熱膨張係数を補償するために、ガラス材料と本質的に同じか、または同様の熱膨張係数を有する金属からなる。米国特許第4,841,101号に記載されている実施形態では、金属リングの長さは常に、ハウジングの穿孔部または開口部よりも短い。米国特許第4,841,101号には、ガラス組成物についての記載はなく、例えばバッテリー、特にLiイオン蓄電池のための貫通部の特殊な使用も記載されていない。 From U.S. Pat. No. 4,841,101, a penetration is known in which essentially pin-shaped conductors are made of glass and are glazed to a metal ring. The metal ring is then reattached to the opening or perforation of the housing and is joined particularly tightly to the inner wall or perforation by soldering, eg, after the solder ring has been tightened. The metal ring is made of a metal that has essentially the same or similar coefficient of thermal expansion as the glass material to compensate for the high coefficient of thermal expansion of aluminum in the battery housing. In the embodiment described in US Pat. No. 4,841,101, the length of the metal ring is always shorter than the perforation or opening of the housing. U.S. Pat. No. 4,841,101 does not describe glass compositions, nor does it describe the special use of penetrations, for example for batteries, especially Li-ion batteries.

米国特許第961,672号U.S. Pat. No. 961,672 米国特許第5,952,126号U.S. Pat. No. 5,952,126 米国特許第5,900,183号U.S. Pat. No. 5,900,183 米国特許第5,874,185号U.S. Pat. No. 5,874,185 米国特許第5,849,434号U.S. Pat. No. 5,849,434 米国特許第5,853,914号U.S. Pat. No. 5,853,914 米国特許第5,773,959号U.S. Pat. No. 5,773,959 ドイツ特許第101 05 877(A1)号German Patent No. 101 05 877 (A1) ドイツ特許第27 33 948(A1)号German Patent No. 27 33 948 (A1) ドイツ特許第698 04 378(T2)号German Patent No. 698 04 378 (T2) 欧州特許第0 885 874(B1)号European Patent No. 0 885 874 (B1) ドイツ特許第699 23 805(T2)号German Patent No. 699 23 805 (T2) 欧州特許第0 954 045(B1)号European Patent No. 0 954 045 (B1) ドイツ特許第690 230 71(T2)号German Patent No. 690 230 71 (T2) 欧州特許第0 412 655(B1)号European Patent No. 0 412 655 (B1) 米国特許第7,687,200号U.S. Pat. No. 7,687,200 米国特許第5,015,530号U.S. Pat. No. 5,015,530 米国特許第4,841,101号U.S. Pat. No. 4,841,101 ドイツ特許第10 2009 011 182(A1)号German Patent No. 10 2009 011 182 (A1)

「Handbook of Batteries」、David Linden編、第2版、McGrawhill、1995年、第36および39章"Handbook of Batteries", edited by David Linden, 2nd Edition, McGrawhill, 1995, Chapters 36 and 39 R.Goerke、K.−J.Leers:Keram.Z.48(1996年)300〜305R. Goerke, K.K. -J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305

したがって本発明の課題は、従来技術の問題を回避する貫通部を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a penetration portion that avoids the problems of the prior art.

本発明では、この課題を、好ましくは低温で溶融する軽金属、好ましくはアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金から、または金属、特に鋼、特殊鋼、特にステンレス鋼またはAlSiCからなる特にバッテリーセル用のハウジングのハウジング部分内の開口部を特に通る貫通部の場合に、ガラス材料またはガラスセラミック材料中の導体、特に本質的にピン形の導体を貫通させることによって解決する。 In the present invention, this task is preferably made up of light metals that melt at low temperatures, preferably aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, titanium, titanium alloys, or metals, especially steel, specialty steels, especially stainless steel or AlSiC. This is solved by penetrating conductors in glass or glass ceramic materials, especially pin-shaped conductors, especially in the case of penetrations, especially through openings in the housing portion of the housing for battery cells.

本発明は、貫通部が少なくとも1つの導体、特に本質的にピン形の導体と、支持体、特に本質的にリング形の支持体を含むことを特徴とする。導体、特にピン形の導体材料がその中にガラス付けされている追加の支持体によってハウジング部分を通る貫通部の形態では、貫通部を予め作成すること、即ち、ピン材料を支持体中にガラス付けし、続いて、ハウジング部分に、特にバッテリーセルに組み込むことが可能である。その場合、支持体を貫通部のそれぞれの製造技術および形態ならびにハウジング部分の製造技術および形態に最適に適合させることができる。特に、予め作成することによって、ハウジング部分に直接ガラス付けする場合よりもかなり小さい加熱装置を使用することができる。それというのも、ハウジング部分全体を例えばオーブン内で加熱しなくてすみ、かなり小さい寸法の支持体のみを加熱すればすむためである。さらに、支持体および導体、特に本質的にピン形の導体からなる貫通部を予め作成することが可能であるその種の形態、によって、ハウジング部分の開口部に貫通部を経費的に有利に導入することが、例えばワンステッププロセスで、例えばハウジング部分の冷間固定可能性を利用しながら可能となる。このことは具体的には、先ずハウジング部分に、例えばカバーに、開口部を例えば穴開けによって導入することを意味している。加熱されないので、そのハウジングは冷間固定されている。これに対して、ピン形の導体をガラス付けする際にガラス材料またはガラスセラミック材料と共に加熱されるので、支持体は軟らかい。この方法では、構造的に固定されているバッテリーセルハウジングを、特に貫通部の領域で生じさせ得ることが可能である。それというのも、例えばハウジング部分への直接ガラス付けとは異なり、ハウジング部分、特にカバー部分の冷間固定の損失が生じないためである。さらなる利点は、ハウジング部分の材料強度を、ガラス付けを行う支持体よりもかなり低く選択することができることである。例えば、ハウジング部分の材料厚さは1.5mm以下であってよく、これに対して、支持体は強度の理由から、2.0mm、特に3.0mm以上の厚さを含む。ハウジングまたはハウジング部分の材料厚は好ましくは、1mmから3mm、好ましくは1.5mmから3mmである。支持体の厚さは、2mmから6mm、好ましくは2.5mmから5mmである。その場合、支持体の厚さは常に、貫通部が取り付けられるハウジングまたはハウジング部分、特にバッテリーカバーの材料厚に合わせて選択する。これに対して直接ガラス付けの場合には、不必要に厚い材料厚が必要であろう。 The present invention is characterized in that the penetration includes at least one conductor, particularly a pin-shaped conductor, and a support, particularly a ring-shaped support. In the form of a penetration through the housing portion by an additional support in which the conductor, especially the pin-shaped conductor material, is glassed therein, the penetration is pre-created, i.e. the pin material is glass in the support. It can be attached and subsequently incorporated into the housing portion, especially in the battery cell. In that case, the support can be optimally adapted to the respective manufacturing techniques and forms of the penetration and the manufacturing techniques and forms of the housing portion. In particular, by making it in advance, it is possible to use a heating device that is considerably smaller than the case where the glass is directly attached to the housing portion. This is because it is not necessary to heat the entire housing portion, for example, in an oven, and only the support having a considerably small size needs to be heated. In addition, support and conductors, in particular of such forms in which it is possible to pre-create penetrations consisting of essentially pin-shaped conductors, allow the penetrations to be cost-effectively introduced into the openings of the housing portions. This is possible, for example, in a one-step process, taking advantage of the cold fixability of the housing portion, for example. Specifically, this means that an opening is first introduced into the housing portion, for example, in the cover, by, for example, drilling. Since it is not heated, its housing is cold-fixed. On the other hand, the support is soft because it is heated together with the glass material or the glass ceramic material when the pin-shaped conductor is glassed. In this method, it is possible to generate a structurally fixed battery cell housing, especially in the region of the penetration. This is because, unlike, for example, direct glass attachment to the housing portion, there is no loss of cold fixing of the housing portion, especially the cover portion. A further advantage is that the material strength of the housing portion can be selected to be significantly lower than that of the glassed support. For example, the material thickness of the housing portion may be 1.5 mm or less, whereas the support includes a thickness of 2.0 mm, particularly 3.0 mm or more, for strength reasons. The material thickness of the housing or housing portion is preferably 1 mm to 3 mm, preferably 1.5 mm to 3 mm. The thickness of the support is 2 mm to 6 mm, preferably 2.5 mm to 5 mm. In that case, the thickness of the support is always selected according to the material thickness of the housing or housing portion to which the penetration is attached, especially the battery cover. On the other hand, in the case of direct glass attachment, an unnecessarily thick material thickness would be required.

さらなる利点は、支持体およびハウジング部分のための材料を、特に材料品質および合金の選択について別々に選択することができることである。貫通部を支持体と共にハウジング部分に気密に、溶接、はんだ付け、押し込み、フランジ付け(Einboerdeln)または収縮によって接合することができる。貫通部をハウジング部品に例えば溶接によって接合する場合には、ガラス材料またはガラスセラミック材料の損傷を回避するために、温度供給を可能な限り低くするように注意する。本出願において気密とは、1×10mbar l/秒未満のヘリウム漏出速度を意味する。多段階プロセスで、貫通部のためにプラスチック密閉を用意しなければならない従来技術とは異なり、本発明による貫通部品とハウジング部分との気密接合は唯一の簡単な方法ステップで生じさせることができる。 A further advantage is that the materials for the support and housing parts can be selected separately, especially for material quality and alloy selection. The penetration can be airtightly joined to the housing portion together with the support by welding, soldering, pushing, flanged or shrinking. When joining the penetrations to the housing parts, for example by welding, care should be taken to keep the temperature supply as low as possible to avoid damage to the glass or glass ceramic materials. In the present application, airtightness means a helium leakage rate of less than 1 × 10 8 mbar l / sec. Unlike the prior art in which a plastic seal must be provided for the penetration in a multi-step process, the airtight bonding of the penetration part and the housing portion according to the present invention can occur in only one simple method step.

さらに、支持体の選択は、辺縁形成部に関すること、さらに材料硬度に関すること、特にはハウジングの密閉方法に関することでも、ハウジング部分の材料も考慮して行うことができる。バッテリーセルのハウジングが例えばアルミニウムからなる場合、支持体のための材料として同様に、アルミニウムを選択することができる。 Further, the selection of the support can be made in consideration of the material of the housing portion as well as the edge forming portion and the material hardness, particularly the method of sealing the housing. If the battery cell housing is made of, for example, aluminum, aluminum can also be selected as the material for the support.

さらに、ハウジングのハウジング部分への貫通に加えて、バッテリーセルにさらに他の機能、例えば安全弁および/またはバッテリー装入口を導入することが可能である。 Furthermore, in addition to penetrating the housing portion of the housing, it is possible to introduce additional functions, such as safety valves and / or battery inlets, into the battery cell.

本発明の第1の形態では、ハウジング部分および/または支持体、好ましくは本質的にリング形の支持体は、材料として金属、特にチタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム合金、アルミニウム、AlSiCなどの軽金属、しかし他にも鋼、ステンレス鋼または特殊鋼を含むと、特に好ましい。チタン合金として例えば、Ti6246および/またはTi6242を使用することができる。チタンは、生体適合材料であるので、医学的用途のために、例えばプロテーゼで使用されている。同様に、特殊な強度、耐久性および僅かな重量に基づき、レースなどの特殊な用途で、しかし他にも航空および宇宙での用途のために好んで使用されている。 In the first embodiment of the present invention, the housing portion and / or the support, preferably the essentially ring-shaped support, is made of metal as a material, particularly titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, aluminum alloy, aluminum, AlSiC. Light metals such as, but also other steels, stainless steels or special steels are particularly preferred. For example, Ti6246 and / or Ti6242 can be used as the titanium alloy. Since titanium is a biocompatible material, it has been used for medical purposes, for example in prostheses. Similarly, due to its special strength, durability and light weight, it is preferred for special applications such as racing, but also for other aviation and space applications.

支持体および/またはハウジング部分のために、後で熱処理が企図されている高合金工具鋼を使用することもできる。特殊鋼として使用可能であるのは、例えばX12CrMoS17、X5CrNi1810、XCrNiS189、X2CrNi1911、X12CrNi177、X5CrNiMo17−12−2、X6CrNiMoTi17−12−2、X6CrNiTi1810およびX15CrNiSi25−20、X10CrNi1808、X2CrNiMo17−12−2、X6CrNiMoTi17−12−2である。特に良好な溶接性をレーザー溶接の際にも抵抗溶接の際にも提供することができるように、支持体および/またはハウジング部分、特にバッテリーセルハウジングのための材料として、特に特殊鋼、特にEuro−Norm(EN)による材料番号(WNr.)1.4301、1.4302、1.4303、1.4304、1.4305、1.4306、1.4307を有するCr−Ni鋼を使用する。標準鋼として、St35、St37またはSt38を使用することができる。 High alloy tool steel, which is later intended for heat treatment, can also be used for the support and / or housing portion. The special steels that can be used are, for example, X12CrMoS17, X5CrNi1810, XCrNiS189, X2CrNi1911, X12CrNi177, X5CrNiMo17-12-2, X6CrNiMoTi17-12-2, X6CrNiTi1810 and X15CrNiSi25-20, X10CrNi1808, X2TiCrNi1808, X2CrNi1808 -2. Special steels, especially Euro, as materials for supports and / or housing parts, especially battery cell housings, so that particularly good weldability can be provided during both laser and resistance welding. Cr—Ni steels having material numbers (WNr.) 1.4301, 1.4302, 1.4303, 1.4304, 1.4305, 1.4306, 1.4307 according to −Norm (EN) are used. As standard steel, St35, St37 or St38 can be used.

ピン形の導体のために、ピン形の導体が電気化学的セルまたはバッテリーセルの陰極に接続される場合には、特に銅(Cu)または銅合金が使用され、導体、特にピン形の導体が陽極に接続される場合には、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金が使用される。ピン形の導体のための他の材料は、マグネシウム、マグネシウム合金、銅合金、CuSiC、AlSiC、NiFe、銅芯、即ち、銅内部を有するNiFeジャケット、銀、銀合金、金、金合金およびコバルト−鉄−合金であり得る。 For pin-shaped conductors, especially when the pin-shaped conductor is connected to the cathode of an electrochemical cell or battery cell, copper (Cu) or copper alloy is used, and the conductor, especially the pin-shaped conductor, When connected to an anode, aluminum (Al) or an aluminum alloy is used. Other materials for pin-shaped conductors are magnesium, magnesium alloys, copper alloys, CuSiC, AlSiC, NiFe, copper cores, ie NiFe jackets with copper interiors, silver, silver alloys, gold, gold alloys and cobalt- It can be an iron-alloy.

特に導体のためのアルミニウムまたはアルミニウム合金として、以下が該当する:
EN AW−1050 A
EN AW−1350
EN AW−2014
EN AW−3003
EN AW−4032
EN AW−5019
EN AW−5056
EN AW−5083
EN AW−5556A
EN AW−6060
EN AW−6061
Especially as aluminum or aluminum alloys for conductors:
EN AW-1050 A
EN AW-1350
EN AW-2014
EN AW-3003
EN AW-4032
EN AW-5019
EN AW-5056
EN AW-5083
EN AW-5556A
EN AW-6060
EN AW-6061

特に導体のための銅として、以下が該当する:
Cu−PHC 2.0070
Cu−OF 2.0070
Cu−ETP 2.0065
Cu−HCP 2.0070
Cu−DHP 2.0090
Especially as copper for conductors:
Cu-PHC 2.0070
Cu-OF 2.0070
Cu-ETP 2.0065
Cu-HCP 2.0070
Cu-DHP 2.0090

本出願では、軽金属とは、5.0kg/dm未満の比重量を有する金属と理解される。特に軽金属の比重量は、1.0kg/dmから3.0kg/dmの範囲である。 In this application, a light metal is understood to be a metal having a specific weight of less than 5.0 kg / dm 3. In particular, the specific weight of the light metal is in the range of 1.0 kg / dm 3 to 3.0 kg / dm 3.

加えて、軽金属が導体、例えばピン形の導体または電極接合部品のための材料として使用される場合、その軽金属はさらになお、5×10−6S/m〜50×10−6S/mの範囲の比導電率を特徴とする。加圧ガラス貫通部(Druckglasdurchfuehrung)で使用される場合にはさらに加えて、20℃〜300℃の範囲での膨張係数αは、18×10−6/K〜30×10−6/Kの範囲である。 Additionally, light metal conductor, for example, when used as a material for the pin-shaped conductor or electrode junction part, the light metal is further noted, of 5 × 10 -6 S / m~50 × 10 -6 S / m It features a range of specific conductivity. Further in addition if used in a pressurized glass penetrating portion (Druckglasdurchfuehrung), expansion coefficient in the range of 20 ° C. to 300 ° C. alpha is in the range of 18 × 10 -6 / K~30 × 10 -6 / K Is.

一般に、軽金属は、350℃〜800℃の範囲の溶融温度を有する。 In general, light metals have a melting temperature in the range of 350 ° C to 800 ° C.

好ましくは、支持体はリング形の支持体として、好ましくは円形形態で、しかし他にも楕円形態で構成されている。貫通部品がその開口部に導入されているハウジング部分、特にバッテリーセルのカバーが狭く長い形態を有し、かつピン形の導体と一緒にハウジング部分を開口部で貫通しているガラス材料またはガラスセラミック材料が、支持体とピン形の導体との間に完全に導入されている場合に、楕円形態は特に好ましい。そのような形態は、本質的にピン形の導体および本質的にリング形の支持体からなる貫通部を予め作成することを可能にする。 Preferably, the support is configured as a ring-shaped support, preferably in a circular shape, but also in an elliptical shape. A glass material or glass ceramic in which the through-part is introduced into the opening, especially the battery cell cover has a narrow and long form and penetrates the housing with the pin-shaped conductor in the opening. The elliptical form is particularly preferred when the material is completely introduced between the support and the pin-shaped conductor. Such a form makes it possible to pre-create a penetration consisting of an essentially pin-shaped conductor and an essentially ring-shaped support.

好ましくは、一形態では、ガラス材料またはガラスセラミック材料として、支持体および/または本質的にピン形の導体の溶融温度よりも低い融解温度を有するような材料を選択する。特に好ましいのはこの場合、低い融解温度を有するガラス組成物またはガラスセラミック組成物、好ましくは以下の成分を含む組成物である:
35〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 0〜14mol%、特に2〜12mol%、
2から10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 0〜30mol%、特に0〜20mol%、
O 0〜20mol%、特に12〜20mol%(ここで、M=K、Cs、Rbであってよい)、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%、
LiO 0〜45mol%、特に0〜40mol%、好ましくは17〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、特に0〜20mol%、好ましくは5〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、特に1〜5mol%、好ましくは2〜5mol%。
Preferably, in one form, the glass material or glass ceramic material is selected such that it has a melting temperature lower than the melting temperature of the support and / or essentially pin-shaped conductor. Particularly preferred in this case is a glass composition or glass-ceramic composition having a low melting temperature, preferably a composition containing the following components:
P 2 O 5 35-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%, particularly 2~12mol%,
B 2 O 3 2 to 10 mol%, especially 4 to 8 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%, especially 0 to 20 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, especially 12 to 20 mol% (where M = K, Cs, Rb may be),
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%,
Li 2 O 0 to 45 mol%, especially 0 to 40 mol%, preferably 17 to 40 mol%,
BaO 0 to 20 mol%, especially 0 to 20 mol%, preferably 5 to 20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%, in particular 1 to 5 mol%, preferably 2~5mol%.

特に好ましいのは、以下の成分を含む組成物である:
38〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 3〜14mol%、特に2〜12mol%、
4〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 10〜30mol%、特に0〜20mol%、
O 10〜20mol%、特に12〜19mol%、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%。
Particularly preferred are compositions containing the following components:
P 2 O 5 38-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 2-12 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%, especially 0-20 mol%,
K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol%,
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%.

前述のガラス組成物は、低い溶融温度および低いTgにおいて優れているだけでなく、バッテリー電解質に対して、十分に高い耐久性を有し、かつその点において、必要な長期耐久性を保証することにおいて優れている。 The above-mentioned glass composition is not only excellent at low melting temperature and low Tg, but also has sufficiently high durability against battery electrolytes, and in that respect, guarantees the required long-term durability. Is excellent in.

好ましいものとして示されているガラス材料は、公知のアルカリリン酸塩ガラスよりもかなり低い全アルカリ含有率を有する安定なリン酸塩ガラスである。 The glass material shown as preferred is a stable phosphate glass having a significantly lower total alkali content than known alkali phosphate glasses.

リン酸塩ガラスの通常は高い結晶安定性によって、通常<600℃の温度でもガラスの溶融は妨げられないことが保証されている。このことによって、ガラス組成物の溶融が通常<600℃の温度でも妨げられないので、示されているガラス組成物をガラスはんだとして使用することができるようになる。 The normally high crystal stability of phosphate glass ensures that melting of the glass is not hindered, even at temperatures typically <600 ° C. This allows the glass composition shown to be used as a glass solder, since melting of the glass composition is usually not prevented even at temperatures <600 ° C.

前記のガラス組成物は、ガラス構造に組み込まれているLiを有する。このことによって、そのガラス組成物は特に、炭酸エチレンおよび炭酸ジメチルからなる1:1混合物を含むLi、例えば1MのLiPF溶液をベースとする電解質を含むLiイオン蓄電池装置に適している。 The glass composition has Li incorporated into the glass structure. This makes the glass composition particularly suitable for Li ion battery devices containing Li containing a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, eg , an electrolyte based on a 1M LiPF 6 solution.

特に好ましいのは、ナトリウムが少ないか、またはナトリウム不含のガラス組成である。それというのも、アルカリイオンの拡散はNa+>K+>Cs+の順番で生じ、したがって、ナトリウムが少ないか、ナトリウム不含のガラスは、電解質、特にLiイオン蓄電池装置で使用されるようなものに対して特に耐久性があるためである。 Particularly preferred is a glass composition that is low in sodium or free of sodium. This is because the diffusion of alkaline ions occurs in the order Na +> K +> Cs +, so sodium-poor or sodium-free glass is used for electrolytes, especially those used in Li-ion batteries. This is because it is particularly durable.

さらに、その種のガラス組成物は、20℃〜300℃の範囲で>14×10−6/K、特に15×10−6/K〜25×10−6/Kの範囲の熱膨張率αを示す。前記で示されているガラス組成物のさらなる利点は、囲んでいる、特にはピンの形態の導体の軽金属または金属と共に、ガラスを保護ガス雰囲気ではないガス雰囲気下でも融解させることができることにある。従来の方法とは異なり、Al融解のために真空も必要ない。むしろ、その種の融解を空気下でも行うことができる。両方の種類の融解のために、保護ガスとしてNまたはArを利用することができる。融解のための前処理として、所定に酸化またはコーティングが必要な場合には金属、特に軽金属を清浄化し、かつ/またはエッチングする。プロセスの間、300℃〜600℃の間の温度を0.1〜30C/分の加熱速度および1〜60分の保持時間で使用する。 Further, the glass composition of the seed, in the range of 20 ℃ ~300 ℃> 14 × 10 -6 / K, in particular 15 × 10 -6 / K~25 × 10 -6 / thermal expansion coefficient in the range of K alpha Is shown. A further advantage of the glass compositions shown above is that the glass can be melted in a gas atmosphere that is not a protective gas atmosphere, along with the light metal or metal of the enclosing, especially the conductor in the form of a pin. Unlike conventional methods, no vacuum is required for Al melting. Rather, such melting can also be done in air. N 2 or Ar can be utilized as the protective gas for both types of melting. As a pretreatment for melting, metals, especially light metals, are cleaned and / or etched if predetermined oxidation or coating is required. During the process, temperatures between 300 ° C and 600 ° C are used with heating rates of 0.1 to 30 C / min and holding times of 1 to 60 minutes.

融解温度は例えば、半球温度(Halbkugeltemperatur)を介して、その開示全体が本出願に組み込まれるR.Goerke、K.−J.Leers:Keram.Z.48(1996年)300〜305に、またはDIN 51730、ISO540またはCEN/TS 15404および15370−1に記載されているとおりに決定することができる。半球温度の測定は、その開示全体が本出願に組み込まれるドイツ特許第10 2009 011 182(A1)号に詳細に記載されている。ドイツ特許第10 2009 011 182(A1)号によると、半球温度は、加熱載物台顕微鏡を用いる顕微鏡法で決定することができる。それらは、元の円柱状試験片がまとまって溶融して半球形状の塊になる温度を示す。対応する専門文献から推論することができるように、半球温度を、約log η=4.6dPasの粘度と関連させることができる。結晶不含のガラスを例えばガラス粉末の形態で溶融させ、再び冷却して凝固させると、通常、同じ溶融温度で、再び溶融させることができる。このことは、結晶不含のガラスでの接合では、接合が長時間さらされ得る運転温度が融解温度以下でなければならないことを意味している。本発明で使用されるようなガラス組成物は一般に多くの場合に、溶融されて、熱作用下で接合すべき部品との接合を生じるガラス粉末から製造される。融解温度または溶融温度は通常、ガラスのいわゆる半球温度の高さにほぼ対応する。低い融解温度または溶融温度を有するガラスは、ガラスはんだとも称される。そのような場合には、融解温度または溶融温度の代わりに、はんだ温度またははんだ付け温度が述べられる。融解温度またははんだ温度は、半球温度から±20Cほど偏差し得る。 The melting temperature is, for example, via the Halbukugel temperature, the entire disclosure of which is incorporated herein by R. et al. Goerke, K.K. -J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305, or as described in DIN 51730, ISO 540 or CEN / TS 15404 and 15370-1. The measurement of hemispherical temperature is described in detail in German Patent No. 10 2009 011 182 (A1), the entire disclosure of which is incorporated in this application. According to German Patent No. 10 2009 011 182 (A1), the hemispherical temperature can be determined by microscopy using a heated on-board microscope. They indicate the temperature at which the original columnar test pieces melt together into a hemispherical mass. Hemispherical temperature can be associated with a viscosity of about log η = 4.6 dPas, as can be inferred from the corresponding literature. When crystal-free glass is melted, for example, in the form of glass powder, cooled again and solidified, it can usually be melted again at the same melting temperature. This means that for bonding with crystal-free glass, the operating temperature at which the bonding can be exposed for extended periods of time must be below the melting temperature. Glass compositions such as those used in the present invention are often made from glass powders that are often melted to form a bond with a component to be joined under thermal action. The melting temperature or melting temperature usually corresponds approximately to the height of the so-called hemispherical temperature of the glass. Glass with a low melting temperature or melting temperature is also referred to as glass solder. In such cases, instead of the melting temperature or melting temperature, the soldering temperature or soldering temperature is mentioned. The melting or soldering temperature can deviate from the hemispherical temperature by as much as ± 20C.

バッテリーハウジングまたはバッテリーセルハウジングのハウジング部分が外側および内側を有し、貫通部の支持体がハウジング部分の内側または外側と、特には例えばフランジ付け(Boerdeln)、溶接、押し込み、はんだ付けまたは収縮によって接合されていると、特に好ましい。 The housing portion of the battery housing or battery cell housing has outside and inside, and the support of the penetration is joined to the inside or outside of the housing portion, in particular by, for example, Boerdeln, welding, pushing, soldering or shrinking. It is particularly preferable that it is done.

このために、支持体が突出部を有し、支持体の一部が、ハウジング部分の開口部にかみ合い、支持体の他の部分は、開口部上に突出していて、ハウジング部分の内側または外側の上に載っているか、またはそこで、ハウジング部分と接合することができるようになっていると、特に好ましい。 To this end, the support has a protrusion, one portion of the support engages the opening of the housing portion, and the other portion of the support projects above the opening, inside or outside the housing portion. It is particularly preferred that it rests on or where it can be joined to the housing portion.

さらに形成される実施形態では、ピン形の導体は、ヘッド部分または固定部分も含む。ヘッド部分は、ヘッド部分上に出ている突起部を有してよい。その突起部は、電極または電極接合部分の中心合わせ(Zentrierung)を提供するために役立ち得る。ヘッド部分を有する実施形態では、バッテリーセルハウジングの内部へ延びるヘッド部分に、電極接合部品またはバッテリー電極を接続することができる。 In a further formed embodiment, the pin-shaped conductor also includes a head portion or a fixed portion. The head portion may have a protrusion protruding above the head portion. The protrusions can serve to provide Zentrierung of electrodes or electrode junctions. In the embodiment having a head portion, the electrode joining component or the battery electrode can be connected to the head portion extending inside the battery cell housing.

突起部は、ピン形の導体とは別の外側輪郭を有することができる。例えば、ピン形の導体が楕円形の外側輪郭を有し、これに対して突起部は、リング形の外側輪郭を有することが可能であろう。寸法も、必ずしも同一である必要はない。 The protrusions can have an outer contour that is separate from the pin-shaped conductor. For example, a pin-shaped conductor could have an elliptical outer contour, whereas a protrusion could have a ring-shaped outer contour. The dimensions do not necessarily have to be the same.

貫通部の他に、本発明は他にも、特に電気的蓄電池装置、特にバッテリーセルのためのハウジングを提供する。そのハウジングは、少なくとも1つの開口部を備えた少なくとも1つのハウジング部分を含み、ハウジング部分の開口部が、支持体中にガラス付けされている少なくとも1つのピン形の導体を有する本発明による貫通部を収容していることを特徴としている。 In addition to the penetrations, the present invention also provides housings, especially for electrical storage batteries, especially battery cells. The housing comprises at least one housing portion with at least one opening, the through portion according to the invention having the opening of the housing portion having at least one pin-shaped conductor glazed in the support. It is characterized by accommodating.

特に好ましくは、そのハウジングを利用するバッテリーセルは、リチウムイオンバッテリーのためのバッテリーセルである。 Particularly preferably, the battery cell utilizing the housing is a battery cell for a lithium ion battery.

さらに、本発明は、少なくとも1つの本質的にピン形の導体を有する貫通部を製造する方法を提供し、その方法は:
導体、特に本質的にピン形の導体および支持体を用意するステップと、
導体、特に本質的にピン形の導体を、ガラス材料またはガラスセラミック材料中で、支持体にガラス付けして、ハウジング、特にバッテリーセルハウジングのハウジング部分のための貫通部を生じさせるステップとを含む。
Further, the present invention provides a method of making a penetration having at least one essentially pin-shaped conductor, the method of which is:
With the steps of preparing conductors, especially pin-shaped conductors and supports,
Includes the step of glazing a conductor, especially a pin-shaped conductor, in a glass or glass ceramic material to a support to create a penetration for the housing portion of the housing, especially the battery cell housing. ..

その他に、支持体を有する貫通部をハウジング部品に導入する方法が示されており、その方法は、支持体を有する貫通部およびその中にガラス付けされている導体、特にピン形の導体を、特に溶接、好ましくはレーザービーム溶接、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接によって、かつ別法でははんだ付け、収縮、押し込みまたはフランジ付けによって接合することを特徴とする。 In addition, a method of introducing a penetrating portion having a support into a housing component has been shown, in which a penetrating portion having a support and a conductor glass-mounted therein, particularly a pin-shaped conductor, are introduced. In particular, it is characterized by joining by welding, preferably laser beam welding, electron beam welding, ultrasonic welding, resistance welding, and otherwise by soldering, shrinking, pushing or flanged.

以下では、本発明を実施例および図面によって詳細に記載するが、その際、本発明がそれらに限定されることはない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Drawings, but the present invention is not limited thereto.

ハウジング部分内の、金属ピンとフランジリングとして形成されている支持体とを備えている本発明による貫通部の第1の形態を示す図である。It is a figure which shows the 1st form of the penetration part by this invention which includes a metal pin and a support formed as a flange ring in a housing part. 溶接リングとして形成されている支持体を備えている本発明による貫通部の第2の形態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd form of the penetration part by this invention which has the support formed as a welding ring. 支持体がレーザー溶接、はんだ付け、収縮または電子溶接によって開口部の範囲でハウジング部分と接合されている本発明による貫通の第3の実施形態を示す図である。FIG. 5 shows a third embodiment of penetration according to the invention in which the support is joined to the housing portion within the range of the opening by laser welding, soldering, shrinkage or electron welding. ハウジング部分の開口部に取り付けられる支持体として円錐形のリングを備えている本発明による貫通部の第4の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of the penetration part by this invention which has a conical ring as a support attached to the opening of the housing part. 楕円形のヘッド部分を有する楕円形のピン形の導体を備えた本発明による貫通部の一形態を示す図である。It is a figure which shows one form of the penetration part by this invention which provided the elliptical pin-shaped conductor which has an elliptical head part. 円形のヘッド部分を有する円形ピン形の導体のさらなる実施形態を示す図である。It is a figure which shows the further embodiment of the circular pin-shaped conductor which has a circular head part. ヘッド部分を有するピン形の導体の第4の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of the pin-shaped conductor which has a head part. 熱バリアおよび機械的免荷を備えた貫通部の第1の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of the penetration part provided with a thermal barrier and a mechanical unloading. 熱バリアおよび機械的免荷を備えた貫通部の第2の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of the penetration part provided with a thermal barrier and a mechanical unloading. バッテリーセルハウジングと貫通部品は有するがヘッド部分は有さない貫通部とを電極接合部品と共に備えているバッテリーセルを示す図である。It is a figure which shows the battery cell which has the battery cell housing and the penetrating part which has a penetrating part but does not have a head part together with an electrode joining part. バッテリーセルハウジングと本発明によるヘッド部分を有する貫通部品を備えた貫通部とを電極接合部品と共に備えているバッテリーセルを示す図である。It is a figure which shows the battery cell which includes the battery cell housing and the penetrating part which provided the penetrating part which has the head part by this invention together with the electrode joining part. バッテリーセルハウジングと本発明のさらなる変法による貫通部品を備えた貫通部とを備えているバッテリーセルを示す図である。It is a figure which shows the battery cell which includes the battery cell housing and the penetration part which provided the penetration part by the further modification of this invention.

図1aには、ハウジング、好ましくは蓄電池用のハウジング、特に例えば図10a〜12cによるリチウムイオンバッテリー用のバッテリーセルのハウジング部分5を通る本発明による貫通部3が示されている。 FIG. 1a shows a through portion 3 according to the invention that passes through a housing, preferably a housing for a storage battery, particularly a housing portion 5 of a battery cell for a lithium ion battery according to, for example, FIGS. 10a-12c.

以下では、ヘッド部分を有さないピン形の導体についての実施例を記載するが、このことが明確に述べられていない場合にも、実施例は、ヘッド部分を有するピン形の導体にも関し得る。 In the following, examples of pin-shaped conductors having no head portion will be described, but even when this is not clearly stated, the examples also relate to pin-shaped conductors having a head portion. obtain.

ハウジング部分5は、ハウジング部分に設けられている開口部7を含む。開口部7には、導体、特に本質的にピン形の導体11が収容される支持体、特に本質的にリング形の支持体9を含む本発明による貫通部が導入されている。本質的にリング形の支持体9に、本質的にピン形の導体はガラス付けされている。支持体およびそれに加えて開口部7を通る本質的にピン形の導体11の気密な貫通部を提供するために、本質的にピン形の導体11は、ガラス材料またはガラスセラミック材料からなるガラス栓中に融解封入されている。即ち、支持体9および本質的にピン形の導体11は、ガラス13と合体されている。例えば支持体、ピン形の導体およびガラス材料のために異なる膨張係数αを有する材料を使用する場合、いわゆる加圧ガラス貫通部(Druckglasdurchfuehrung)を提供することができる。加圧ガラス貫通部の利点は、ガラス栓への高負荷下でも、例えば、圧力負荷の場合にも、ガラス栓が金属ピント共に支持体から圧出することが回避されることにある。好ましくは、ガラス材料またはガラスセラミック材料の融解温度は、支持体9および/またはピン形の導体の材料の溶融温度を20C〜100C下回ることが企図されている。支持体9が低温で融解する金属、特に軽金属、好ましくはアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金またはAlSiC、チタン、チタン合金、しかし他にも鋼、ステンレス鋼または特殊鋼からなる場合、好ましくは、導体が貫通するガラス材料として、以下の成分を以下のmol%で含むガラス材料を使用する:
35〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 0〜14mol%、特に2〜12mol%、
2〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 0〜30mol%、特に0〜20mol%、
O 0〜20mol%、特に12〜20mol%(ここで、M=K、Cs、Rbであってよい)、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%、
LiO 0〜45mol%、特に0〜40mol%、好ましくは17〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、特に0〜20mol%、好ましくは5〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、特に1〜5mol%、好ましくは2〜5mol%。
The housing portion 5 includes an opening 7 provided in the housing portion. The opening 7 is introduced with a through portion according to the invention that includes a conductor, in particular a support that houses an essentially pin-shaped conductor 11, especially a ring-shaped support 9. The essentially ring-shaped support 9 is glassed with essentially pin-shaped conductors. In order to provide an airtight penetration of the support and additionally the essentially pin-shaped conductor 11 through the opening 7, the essentially pin-shaped conductor 11 is a glass stopper made of a glass material or a glass ceramic material. It is melt-sealed inside. That is, the support 9 and the essentially pin-shaped conductor 11 are combined with the glass 13. When using materials with different coefficients of expansion α, for example for supports, pin-shaped conductors and glass materials, so-called pressure glass penetrations can be provided. The advantage of the pressurized glass penetrating portion is that the glass stopper is prevented from being extruded from the support together with the metal focus even under a high load on the glass stopper, for example, under a pressure load. Preferably, the melting temperature of the glass or glass ceramic material is intended to be 20C to 100C below the melting temperature of the support 9 and / or pin-shaped conductor material. If the support 9 is made of a metal that melts at low temperatures, especially light metals, preferably aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys or AlSiC, titanium, titanium alloys, but also steel, stainless steel or specialty steels, preferably. As the glass material through which the conductor penetrates, a glass material containing the following components in the following mol% is used:
P 2 O 5 35-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%, particularly 2~12mol%,
B 2 O 3 2-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%, especially 0 to 20 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, especially 12 to 20 mol% (where M = K, Cs, Rb may be),
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%,
Li 2 O 0 to 45 mol%, especially 0 to 40 mol%, preferably 17 to 40 mol%,
BaO 0 to 20 mol%, especially 0 to 20 mol%, preferably 5 to 20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%, in particular 1 to 5 mol%, preferably 2~5mol%.

特に好ましい実施形態では、ガラス組成物は、以下の成分を以下のmol%で含む:
38〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 3〜14mol%、特に4〜12mol%、
4〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 10〜30mol%、特に14〜20mol%、
O 10〜20mol%、特に12〜19mol%、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%。
In a particularly preferred embodiment, the glass composition comprises the following components in the following mol%:
P 2 O 5 38-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-20 mol%,
K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol%,
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%.

以下に、8種の実施例を表1中に、上記で挙げたガラス組成物について示す。 The glass compositions listed above are shown below in Table 1 with eight examples.

Figure 0006952744
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上記の特殊なガラス組成物は、ガラス材料が、20℃〜300℃の温度で>15×10−6/Kの範囲、好ましくは15×10−6/K〜25×10−6/Kの範囲であり、したがってガラス材料を貫通する本質的にピン形の導体11のためのアルミニウムなどの軽金属、しかし他にも同様の金属、即ち例えば銅の熱膨張率の範囲である非常に高い熱膨張率を有することを特徴とする。例えば、室温ではアルミニウムは熱膨張率α=23×10−6/K、銅は16.5×10−6/Kを有する。ガラス付けの際に支持体の軽金属および場合によってはさらに金属ピンが溶融するかまたは変形することを防ぐために、ガラス材料の溶融温度は、支持体および/または導体の材料の溶融温度未満である。前記のガラス組成物の融解温度は、250℃〜650℃の範囲である。開口部7に貫通部を取り付ける前に本質的にピン形の導体11を支持体9にガラス付けすることは、ガラスを導体、特にピン形の導体と共に、ガラスの融解温度まで加温して、ガラス材料を軟化させ、開口部で導体、特にピン形の導体を包囲し、支持体9に密着させるようにすることによって達成される。上記のとおり、例えばアルミニウムを、支持体9のための溶融点T溶融=660.32℃の軽金属として使用する場合、ガラス材料の融解温度は上記のとおり、好ましくは350℃〜640℃の範囲である。好ましくは、ピン形の導体11の材料は、支持体の材料と同じである。このことは、支持体および金属ピンの膨張係数が同じであるという利点を有する。ピン形の導体は材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、AlSiC、銅、銅合金、CuSiC合金またはNiFe合金、銅芯、即ち、銅内部を有するNiFeジャケットまたはCF25、即ち、コバルト−鉄合金、銀、銀合金、金または金合金を含んでよい。ガラス材料またはガラスセラミック材料の20℃〜300℃の範囲での膨張係数αが、支持体の材料と完全には一致しない場合に、加圧ガラス貫通部が生じる。他の場合には、いわゆる適合している貫通部である。 Special glass composition described above, a glass material, 20 ° C. at a temperature of to 300 ° C.> of 15 × 10 -6 / K range, preferably 15 × 10 -6 / K~25 × 10 -6 / K Very high thermal expansion, which is in the range, and thus in the range of thermal expansion rates of light metals such as aluminum for essentially pin-shaped conductors 11 penetrating the glass material, but other similar metals, such as copper. It is characterized by having a rate. For example, at room temperature, aluminum has a coefficient of thermal expansion α = 23 × 10-6 / K, and copper has a coefficient of thermal expansion of 16.5 × 10-6 / K. The melting temperature of the glass material is less than the melting temperature of the support and / or conductor material to prevent the light metal of the support and, in some cases, the metal pins from melting or deforming during glassing. The melting temperature of the glass composition is in the range of 250 ° C to 650 ° C. Glazing the essentially pin-shaped conductor 11 to the support 9 before attaching the penetration to the opening 7 heats the glass together with the conductor, especially the pin-shaped conductor, to the melting temperature of the glass. This is achieved by softening the glass material and enclosing the conductor, especially the pin-shaped conductor, in the opening so that it is in close contact with the support 9. As described above, for example, when aluminum is used as a light metal with a melting point T melting = 660.32 ° C. for the support 9, the melting temperature of the glass material is preferably in the range of 350 ° C. to 640 ° C. as described above. be. Preferably, the material of the pin-shaped conductor 11 is the same as the material of the support. This has the advantage that the coefficients of expansion of the support and the metal pins are the same. Pin-shaped conductors are made of materials such as aluminum, aluminum alloys, AlSiC, copper, copper alloys, CuSiC alloys or NiFe alloys, copper cores, ie NiFe jackets or CF25s with copper interiors, ie cobalt-iron alloys, silver, silver. Alloys, gold or gold alloys may be included. Pressurized glass penetration occurs when the coefficient of expansion α of the glass or glass ceramic material in the range of 20 ° C to 300 ° C does not exactly match the material of the support. In other cases, it is a so-called conforming penetration.

支持体のための材料として好ましくは、アルミニウム(Al)、AlSiC、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金などの軽金属を使用する。支持体のための別の材料は、鋼、ステンレス鋼、特殊鋼または工具鋼などの金属である。 As the material for the support, light metals such as aluminum (Al), AlSiC, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, titanium and titanium alloys are preferably used. Another material for the support is a metal such as steel, stainless steel, specialty steel or tool steel.

ガラスまたはガラスセラミックの融解温度とは、ガラス材料が軟化し、ガラス材料と接合されるべき金属と密に密着して、ガラスまたはガラスセラミックと金属との間に接合が得られるガラスまたはガラスセラミックの温度と理解される。 The melting temperature of glass or glass ceramic is the melting temperature of glass or glass ceramic, which softens the glass material and closely adheres to the metal to be bonded to the glass material, resulting in a bond between the glass or glass ceramic and the metal. Understood as temperature.

融解温度は例えば、半球温度を介して、その開示全体が本出願に組み込まれるR.Goerke、K.−J.Leers:Keram.Z.48(1996年)300〜305に、またはDIN 51730、ISO540またはCEN/TS 15404および15370−1に記載されているとおりに決定することができる。半球温度の測定は、その開示全体が本出願に組み込まれるドイツ特許第10 2009 011 182(A1)号に詳細に説明されている。 The melting temperature is, for example, via the hemispherical temperature, the entire disclosure of which is incorporated herein by R. et al. Goerke, K.K. -J. Leers: Keram. Z. 48 (1996) 300-305, or as described in DIN 51730, ISO 540 or CEN / TS 15404 and 15370-1. The measurement of hemispherical temperature is described in detail in German Patent No. 10 2009 011 182 (A1), the entire disclosure of which is incorporated in this application.

ドイツ特許第10 2009 011 182(A1)号から公知となっているガラスはんだは、例えば燃料セルでの高温用途に関する。 Glass solders known from German Patent No. 10 2009 011 182 (A1) relate, for example, to high temperature applications in fuel cells.

上記で述べたリン酸塩ガラス組成物は、45mol%まで、特には35mol%までのLi含有率を有する。意外にも、これらのガラス組成物は、結晶化安定性を有する。即ち、後続の焼結ステップにおいて、障害となる結晶化を示さず、特に、重大ではない35mol%未満の結晶化を示す。 The phosphate glass composition described above has a Li content of up to 45 mol%, especially up to 35 mol%. Surprisingly, these glass compositions have crystallization stability. That is, in subsequent sintering steps, it does not show obstructive crystallization, especially less than 35 mol% crystallization, which is not significant.

前記で挙げられたガラス組成物は、ガラス構造に組み込まれているLiを有する。このことによって、そのガラス組成は特に、炭酸エチレンおよび炭酸ジメチルからなる1:1混合物を含むLi、例えば1MのLiPF溶液をベースとする電解質を含むLiイオン蓄電池装置に適している。 The glass compositions listed above have Li incorporated into the glass structure. This makes the glass composition particularly suitable for Li-ion battery devices containing Li containing a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, eg , an electrolyte based on a 1M LiPF 6 solution.

特に好ましいのは、ナトリウムが少ないか、またはナトリウム不含のガラス組成である。それというのも、アルカリイオンの拡散はNa+>K+>Cs+の順番で生じ、したがって、ナトリウムが少ないか、ナトリウム不含のガラスは、電解質、特にLiイオン蓄電池装置で使用されるようなものに対して特に耐久性があるためである。 Particularly preferred is a glass composition that is low in sodium or free of sodium. This is because the diffusion of alkaline ions occurs in the order Na +> K +> Cs +, so sodium-poor or sodium-free glass is used for electrolytes, especially those used in Li-ion batteries. This is because it is particularly durable.

前述のガラス組成物は、>14×10−6/K、特に15×10−6/K〜25×10−6/Kの熱膨張率α(20℃〜300℃)を有する。前記で示されているガラス組成物のさらなる利点は、ガラスを、囲んでいる特には金属ピンの形態の導体の軽金属または金属と共に、保護ガス雰囲気ではないガス雰囲気下でも融解させることができることにある。従来の方法とは異なり、Al融解のために真空も必要ない。むしろ、その種の融解を空気下でも行うことができる。両方の種類の融解のために、保護ガスとしてNまたはArを利用することができる。融解のための前処理として、所定に酸化またはコーティングが必要な場合には金属、特に軽金属を清浄化し、かつ/またはエッチングする。プロセスの間、300℃〜600℃の間の温度を0.1〜30C/分の加熱速度および1〜60分の保持時間で使用する。 Glass composition described above, has a> 14 × 10 -6 / K, in particular thermal expansion coefficient of 15 × 10 -6 / K~25 × 10 -6 / K α (20 ℃ ~300 ℃). A further advantage of the glass compositions shown above is that the glass can be melted in a gas atmosphere that is not a protective gas atmosphere, along with the light metal or metal of the conductor surrounding, especially in the form of metal pins. .. Unlike conventional methods, no vacuum is required for Al melting. Rather, such melting can also be done in air. N 2 or Ar can be utilized as the protective gas for both types of melting. As a pretreatment for melting, metals, especially light metals, are cleaned and / or etched if predetermined oxidation or coating is required. During the process, temperatures between 300 ° C and 600 ° C are used with heating rates of 0.1 to 30 C / min and holding times of 1 to 60 minutes.

さらに、図1aおよび1bに図示されているとおり、ハウジング、バッテリーまたはバッテリーセルのハウジング部分5はこの場合、電極を貫通させるための開口部を有するバッテリーカバーである。バッテリーカバーまたはハウジング部分も同様に好ましくは、アルミニウムから製造されている。しかし、バッテリーカバーまたはハウジング部分のための材料として、アルミニウム合金、マグネシウムおよびマグネシウム合金、AlSiC、チタン、チタン合金、しかし他にも鋼、ステンレス鋼または特殊鋼も該当する。ハウジング部分は、外側20.1および内側20.2を有する。外側は、バッテリーセルから外側へと伸びていることを特徴とし、内側は、例えばリチウムイオン蓄電池の場合にはバッテリーセルの電解質へと伸びていることを特徴とする。バッテリーセルおよび貫通部を備えたハウジング全体が、図10a〜12cに示されている。 Further, as illustrated in FIGS. 1a and 1b, the housing, battery or battery cell housing portion 5 is, in this case, a battery cover having an opening for penetrating the electrodes. The battery cover or housing portion is also preferably manufactured from aluminum. However, as materials for battery covers or housing parts, aluminum alloys, magnesium and magnesium alloys, AlSiC, titanium, titanium alloys, but also steel, stainless steel or specialty steels are also applicable. The housing portion has an outer 20.1 and an inner 20.2. The outside is characterized by extending outward from the battery cell, and the inside is characterized by extending to the electrolyte of the battery cell, for example, in the case of a lithium ion storage battery. The entire housing with battery cells and penetrations is shown in FIGS. 10a-12c.

リチウムイオンバッテリーの場合、電解質として典型的には、非水性電解質、典型的には炭酸エステルから、特に炭酸エステル混合物、例えば炭酸エチレンおよび炭酸ジメチルからなる混合物からなる非水性電解質が使用されており、その場合、腐食性で非水性のバッテリー電解質は、電導度塩、例えば電導度塩LiPFを例えば1モル溶液の形態で有する。 In the case of lithium ion batteries, the electrolyte is typically a non-aqueous electrolyte, typically from a carbonate ester, especially a carbonate ester mixture, such as a non-aqueous electrolyte consisting of a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate. In that case, the corrosive, non-aqueous battery electrolyte has a conductive salt, such as the conductive salt LiPF 6 , in the form of, for example, a 1 mol solution.

第1の実施例では、支持体3は、突出部30を有する。即ち、図1aによる例においてハウジング部分の外側の上にあるリング形のボディの壁厚W1が、ハウジング部分の内側の範囲でのリング形の支持体9の厚さW1よりも厚く、そのことによって、支持体の配置部(Anlage)32がリング形のボディの外側上に生じる。リング形のボディ9はハウジング部分5と、配置部32の範囲において、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、はんだ付け、開口部7への収縮および開口部7への押し込みおよびフランジ付けによって接合させることができる。 In the first embodiment, the support 3 has a protrusion 30. That is, in the example according to FIG. 1a, the wall thickness W1 of the ring-shaped body above the outside of the housing portion is thicker than the thickness W1 of the ring-shaped support 9 in the range inside the housing portion, thereby. An arrangement 32 of the support is formed on the outside of the ring-shaped body. The ring-shaped body 9 can be joined to the housing portion 5 by laser beam welding, electron beam welding, soldering, shrinking to the opening 7 and pushing into the opening 7 and flanged within the range of the arrangement portion 32. can.

図1bには、図1aと同様の貫通部の実施例が示されており、その際、同じ部品については同じ参照番号が使用されている。 FIG. 1b shows an example of a penetration portion similar to that of FIG. 1a, in which the same reference number is used for the same part.

ただしこの場合には、内側20.2の範囲での幅W1は、外側20.1の範囲での幅W2よりも大きい。 However, in this case, the width W1 in the inner 20.2 range is larger than the width W2 in the outer 20.1 range.

他の点では、図1bによる形態は図1aと同一である。接合は、図1aの場合と同様に、この場合はバッテリーカバーであるハウジング部分5と支持体30との間で、例えば上記のとおり、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、はんだ付け、開口部7への収縮または押し込みによって行うことができる。 In other respects, the morphology according to FIG. 1b is identical to that of FIG. 1a. As in the case of FIG. 1a, the joining is performed between the housing portion 5 which is the battery cover and the support 30 in this case, for example, to laser beam welding, electron beam welding, soldering, and opening 7 as described above. It can be done by shrinking or pushing in.

図1aおよび1bによる支持体は本質的に、フランジリングであるが、図2aから2bによる形態では、リング形の支持体109は、溶接リング170を有するリング形の支持体である。図1aおよび1bにおけるものと同じ部品は、100を加えた参照番号で示されている。本質的に、図2aから2bによる形態は、図1aから1bによる形態と同一である。溶接リング170を有するリング形の支持体109によって、支持体109をハウジング部分と、別の接合方法によって接合することができる。溶接リング170の範囲内でのリング形の支持体とハウジング部分との接合は、抵抗溶接または抵抗はんだ付けによって行うことができる。 The support according to FIGS. 1a and 1b is essentially a flange ring, but in the form according to FIGS. 2a-2b, the ring-shaped support 109 is a ring-shaped support having a weld ring 170. The same parts as those in FIGS. 1a and 1b are indicated by reference numbers plus 100. In essence, the morphology according to FIGS. 2a-2b is identical to the morphology according to FIGS. 1a-1b. A ring-shaped support 109 having a welding ring 170 allows the support 109 to be joined to the housing portion by another joining method. The connection between the ring-shaped support and the housing portion within the range of the welding ring 170 can be performed by resistance welding or resistance soldering.

図3は、本発明のさらなる形態を示している。図1aから1bおよび2aから2bにおけるものと同じ部品は、図1aおよび1bに対しては200を、または図2aから2bに対しては100をそれぞれ加えた参照番号で示されている。 FIG. 3 shows a further embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1a-1b and 2a-2b are indicated by reference numbers plus 200 for FIGS. 1a and 1b or 100 for FIGS. 2a-2b, respectively.

図1aから1bおよび2aから2bによる形態とは異なり、支持体は、ストッパー部(Anschlag)32が形成されるような異なる幅W1およびW2を有さず、リング形の支持体の幅Wは、高さ全体にわたって同一である。高さ全体にわたって同じ幅を有するリング形の支持体209が、開口部207に導入される。ハウジング部分205と、リング形の支持体209ならびにガラス材料213および本質的にピン形の導体211を含む貫通部203との接合は、開口部207に取り付け、続いて、開口部207の側壁219の範囲で接合することによって達成され、接合することによってではない。本発明は、レーザー溶接、はんだ付け、収縮、押し込みまたは電子溶接によって製造することができる。 Unlike the form according to FIGS. 1a to 1b and 2a to 2b, the support does not have different widths W1 and W2 such that the stopper portion (Anschlag) 32 is formed, and the width W of the ring-shaped support is It is the same throughout the height. A ring-shaped support 209 having the same width over the entire height is introduced into the opening 207. The joint between the housing portion 205 and the penetration portion 203 including the ring-shaped support 209 and the glass material 213 and the essentially pin-shaped conductor 211 attaches to the opening 207, followed by the side wall 219 of the opening 207. Achieved by joining in the range, not by joining. The present invention can be manufactured by laser welding, soldering, shrinkage, indentation or electron welding.

図4a〜4cは、ハウジング部分305内の開口部307に導入されている貫通部の別の形態を示している。本質的にこれは、図3による形態に対応していて、その際、同じ部品については、100を加えた参照番号が使用されている。しかし図3とは異なり、支持体309は、ハウジング部分内で円錐形に推移する開口部307に入れられる円錐形のリングとして形成されている。貫通部の間の接合はこの場合にも、円錐形の開口部307の側壁と円錐形の支持体309との間で、例えば溶接、はんだ付け、フランジ付け、収縮によって行う。しかし、本質的に円錐形に延びるリング形の支持体309を、ハウジング部分305内の円錐形の開口部307に押し込むことも可能である。円錐形の支持体は、図4a〜4cに示されている3つの形態を有し得る。図4aでは、支持体は、ハウジング部分305に対する外側395で円錐形であり;図4bでは、外側395でもピン形の導体311に面する内側397でも円錐形であり、かつ図4cでは、内側397のみで円錐形である。開口部だけでなく支持体の円錐形の形態によって、ハウジング部分305の外側320.1方向への貫通部の相対移動が回避される。それというのも、円錐形の穿孔部および円錐形に形成された支持体はいわば、逆鉤として機能し、外側320.1方向への相対移動は、貫通部303の支持体309と開口部307の側壁との間にフォームクロージャー(Formschluss)をもたらすためである。 4a-4c show another form of the penetration introduced into the opening 307 in the housing portion 305. In essence, this corresponds to the configuration according to FIG. 3, where a reference number plus 100 is used for the same part. However, unlike FIG. 3, the support 309 is formed as a conical ring that is inserted into the conical opening 307 within the housing portion. The joint between the penetrations is again performed between the side wall of the conical opening 307 and the conical support 309, for example by welding, soldering, flanging, shrinking. However, it is also possible to push the ring-shaped support 309, which extends essentially in a conical shape, into the conical opening 307 in the housing portion 305. The conical support can have the three forms shown in FIGS. 4a-4c. In FIG. 4a, the support is conical at the outer 395 with respect to the housing portion 305; in FIG. 4b, both the outer 395 and the inner 397 facing the pin-shaped conductor 311 are conical, and in FIG. 4c, the inner 397. Only conical. The conical shape of the support as well as the opening avoids the relative movement of the penetrating portion in the outer 320.1 direction of the housing portion 305. This is because the conical perforation and the conical support act as a so-called spear, and the relative movement in the outer 320.1 direction is the support 309 and opening 307 of the penetration 303. This is to provide a foam closure between the side wall and the wall.

図4による形態の利点は、高い負荷の下でも、例えば圧力負荷の貫通、即ち、金属ピン311を有する貫通部303が貫通開口部307から圧出することが確実に回避されることにある。開口部307を簡単な製造方法によって、例えば打ち抜きによって、ハウジング部分305内に導入すると、特に好ましい。 The advantage of the form according to FIG. 4 is that even under a high load, for example, penetration of a pressure load, that is, penetration 303 having a metal pin 311 is reliably avoided from being pushed out of the penetration opening 307. It is particularly preferred to introduce the opening 307 into the housing portion 305 by a simple manufacturing method, for example by punching.

図5〜7には、この場合にもリング型の支持体509が用意されている本発明の形態が示されている。ただしこの場合には、ピン形の導体にヘッド部分580が設けられている。図5a〜5cおよび6a〜6bおよび図7による形態でのガラス付けは、例えば図3に図示されているとおり、ハウジング部分に改めて取り付けられ得るリング形の支持体509を貫通しているピン形の導体511の間でのみ行われるだけでなく、この場合は、ガラス材料またはガラスセラミック材料513は、支持体509とヘッド部分580との間にも導入される。 FIGS. 5 to 7 show the embodiment of the present invention in which the ring-shaped support 509 is also prepared in this case. However, in this case, the head portion 580 is provided on the pin-shaped conductor. The glass attachment in the form according to FIGS. 5a-5c and 6a-6b and 7 is a pin-shaped penetrating a ring-shaped support 509 that can be reattached to the housing portion, for example, as illustrated in FIG. Not only is it done between the conductors 511, but in this case the glass material or glass ceramic material 513 is also introduced between the support 509 and the head portion 580.

ヘッド部分580の寸法A1はその場合、本質的にピン形の導体511の寸法A1よりも大きい。本質的に円形の断面を有する導体では、ヘッド部分の寸法は、ピン形の導体の直径よりも大きい。このことは、ヘッド部分のヘッド面積が、ヘッド部分580が接合されているピン形の導体511のヘッド面積よりも大きいことを意味している。さらに、電極接合部品と接合可能であるように、ヘッド部分580は形成されていてよい。電極接合部品は特に、陰極では銅製の部品または陽極ではアルミニウム製の部品である。ヘッド部分および電極接合部品(図示せず)の接合は、機械的に安定な、特に分離不可能な電気的接合で行う。そのような機械的に安定で分離不可能な電気的接合は、ヘッド部分および電極接合部品を溶接、特に抵抗溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、超音波溶接、ボンディング、接着、はんだ付け、コーキング、収縮、グラウチング、クランピングおよびピンチング(Quetschen)によって好ましくは固く接合することによって提供される。ヘッド部分580およびピン形の導体511をバッテリーまたはバッテリーセルのハウジングに取り付けるか、またはガラス付けした後に、ヘッド部分および電極接合部品の接合を行う。もちろん、ハウジング開口部に取り付けるか、またはガラス付けする前に、貫通部品を電極接合部品と接合することも可能であろうが、初めに述べた可能性が好ましい。 The dimension A1 of the head portion 580 is then essentially larger than the dimension A1 of the pin-shaped conductor 511. For conductors with an essentially circular cross section, the dimensions of the head portion are larger than the diameter of the pin-shaped conductor. This means that the head area of the head portion is larger than the head area of the pin-shaped conductor 511 to which the head portion 580 is joined. Further, the head portion 580 may be formed so that it can be joined to the electrode joining component. The electrode-joined parts are, in particular, copper parts at the cathode or aluminum parts at the anode. The head portion and the electrode joining component (not shown) are joined by mechanically stable, particularly inseparable electrical joining. Such mechanically stable and inseparable electrical joints weld head parts and electrode joint parts, especially resistance welding, electron beam welding, friction welding, ultrasonic welding, bonding, bonding, soldering, coking, It is provided by shrinking, grouting, clamping and pinching, preferably by tightly joining. After attaching the head portion 580 and the pin-shaped conductor 511 to the housing of the battery or the battery cell or attaching the glass, the head portion and the electrode joining component are joined. Of course, it would be possible to join the penetrating part to the electrode joint part before attaching it to the housing opening or glassing it, but the possibilities mentioned at the beginning are preferred.

ヘッド部分580を有する形態によって、バッテリーセル用のハウジング内で使用する場合に、僅かな内部空間のみを必要とする貫通部が提供される。本発明による貫通部品のヘッド部分は、電極接合部品を接続するために非常に大きな集積面積を有する。このことによって、接続範囲において高い安定性が達成される。特に、電極接合部品をピン形の導体に直接接続するよりも、かなり高い曲げ剛性が達成される。ヘッド部分上に電極接合部品を接続する際のさらなる利点は、ピンに直接接続するよりも、バッテリーセルのハウジングを貫通するバッテリーセルからの導体路における断面積の狭小化または著しい変化が回避されることにある。断面狭小化は特に、自動車のエネルギーキャリアとしてのリチウムイオン蓄電池での20Aから500Aの大電流では、バッテリーセルにおいて問題をもたらし得る高い熱損失をもたらす。その種の熱損失を、ヘッド部分580によって回避することができる。 The configuration with the head portion 580 provides a penetration that requires only a small amount of internal space when used within a housing for a battery cell. The head portion of the penetrating component according to the present invention has a very large integrated area for connecting the electrode joint components. This achieves high stability in the connection range. In particular, much higher flexural rigidity is achieved than connecting the electrode-joined parts directly to a pin-shaped conductor. A further advantage of connecting the electrode joints over the head portion is that narrowing or significant changes in cross-sectional area in the conductor path from the battery cell penetrating the battery cell housing are avoided over connecting directly to the pins. There is. Cross-sectional narrowing results in high heat loss, which can be problematic in battery cells, especially at high currents of 20A to 500A in lithium-ion batteries as energy carriers for automobiles. Such heat loss can be avoided by the head portion 580.

導体、特にピン形の導体511上には、突起部582が、例えば内側520.2上でバッテリーセルの内部へと突出しており、その際、導体の突起部582は、前述の電極接合部品を中心合わせするために役立ち得る。ピン形の導体の突起部582は好ましくは、例えば楕円または円形であってよい導体の形態とは無関係に、常に円形に形成されている。突起部および本質的にピン形の導体は寸法も異なってよい。 On the conductor, especially the pin-shaped conductor 511, a protrusion 582 protrudes into the battery cell, for example, on the inner side 520.2, and the protrusion 582 of the conductor makes the above-mentioned electrode joining component. Can help to center. The protrusions 582 of the pin-shaped conductor are preferably always formed in a circular shape, regardless of the shape of the conductor, which may be, for example, elliptical or circular. The protrusions and essentially pin-shaped conductors may also vary in size.

他にもリング形の支持体509は、異なる形態、例えば図5aから5cに示されているとおり、楕円の外形590を取ることができ、その場合、好ましくは導体も、楕円形の支持体を貫通する範囲では、即ち、範囲511では同様に楕円形に形成されていてよいが、しかし図5bに示されているとおり、ヘッド部分は展望図では、電極接合部品を接続するために円形である。 Alternatively, the ring-shaped support 509 can take an elliptical outer shape 590, as shown in different forms, eg, FIGS. 5a-5c, in which case the conductors preferably also have an elliptical support. In the penetrating range, i.e. in range 511, it may be similarly formed in an elliptical shape, but as shown in FIG. 5b, the head portion is circular in the perspective view to connect the electrode junction parts. ..

狭いバッテリーカバーの場合には特に有利であるリング形の支持体、ピン形の導体および突起部の楕円形の実施形態の代わりに、ピン形の導体だけでなく中心合わせ突起部および支持体も、リング形に形成することが可能である。もちろん、形態を混ぜることもでき、即ち、楕円形の支持体をリング形のピン形導体と合わせることもできるが、詳細に記載することはしない。 Instead of the elliptical embodiment of ring-shaped supports, pin-shaped conductors and protrusions, which is particularly advantageous for narrow battery covers, not only pin-shaped conductors but also centered protrusions and supports It can be formed in a ring shape. Of course, the morphology can be mixed, i.e. the elliptical support can be combined with the ring-shaped pin conductor, but it is not described in detail.

リング形の支持体がリング形のピン形態の導体と共に図6aから6bに示されている。図5aから5cにおけるものと同じ部品が、100を加えた参照番号で示されている。即ち、図6aから6bでは、例えば参照番号611はピン形の導体を、680はヘッド部分を、かつ609はリング形の支持体を示している。 A ring-shaped support is shown in FIGS. 6a-6b along with a ring-shaped pin-shaped conductor. The same parts as those in FIGS. 5a-5c are indicated by reference numbers plus 100. That is, in FIGS. 6a to 6b, for example, reference number 611 indicates a pin-shaped conductor, 680 indicates a head portion, and 609 indicates a ring-shaped support.

さらなる接合部分または接合部品を電極に装着するために、図7による実施形態では、ヘッド部分2のヘッド面積780を外側へ延長する(auskragen)こと、即ち、開口部の直径よりも外側に画定することが企図されている。図5a〜5cにおけるものと同じ部品が、200を加えた参照番号で示されている。即ち、ピン形の導体は参照番号711を持ち、リング形の支持体は参照番号709を持つ。ヘッド部分780を外側へ延長することによって、前記の接合方法に加えて、2つの面を利用することができることに基づき、溶接、抵抗溶接またはリベット留めでも接合することができるようになる。 In the embodiment according to FIG. 7, the head area 780 of the head portion 2 is auskragen, i.e. defined outside the diameter of the opening, in order to attach additional joints or joint parts to the electrodes. Is intended. The same parts as those in FIGS. 5a-5c are indicated by reference numbers plus 200. That is, the pin-shaped conductor has reference number 711, and the ring-shaped support has reference number 709. By extending the head portion 780 to the outside, it becomes possible to join by welding, resistance welding or riveting based on the fact that two surfaces can be utilized in addition to the above-mentioned joining method.

図7による実施形態において特に、ヘッド部分780の面積(Fヘッド部分)が、ピン形の導体711の面積(F導体)よりも大きいという本発明による貫通部品の特徴がよく分かるであろう。図7による実施形態では、ピン形の導体711の突起部の寸法および形態は一致するので、展望図に示されている突起部の断面積は、ピン形の導体の面積と同じである。 In particular, in the embodiment according to FIG. 7, the characteristic of the penetrating component according to the present invention that the area of the head portion 780 (F head portion ) is larger than the area of the pin-shaped conductor 711 (F conductor) will be well understood. In the embodiment according to FIG. 7, since the dimensions and the morphology of the protrusions of the pin-shaped conductor 711 are the same, the cross-sectional area of the protrusions shown in the perspective view is the same as the area of the pin-shaped conductors.

図8a〜9bには、支持体を通るピン形の導体の貫通部の実施形態が示されており、その際、ハウジング部分、特にバッテリーカバー内の貫通部は、熱バリアおよび機械的免荷部と共に示されている。 8a-9b show an embodiment of a penetration of a pin-shaped conductor passing through a support, wherein the housing portion, especially the penetration in the battery cover, is a thermal barrier and a mechanical unloading portion. Shown with.

図8aおよび8bには、機械的免荷のための、かつ熱バリアとしての免荷装置を有する本発明による貫通部の第一の実施形態を示している。 8a and 8b show a first embodiment of a penetration portion according to the invention that has a unloading device for mechanical unloading and as a thermal barrier.

図1a〜4による実施形態とは異なり、図8aおよび8bによる実施形態では、支持体809は、免荷装置として輪状ノッチ850を含む。この場合も、輪状ノッチ850を有する支持体809内で、本質的にピン形の導体811がガラス材料またはガラスセラミック材料813と合体している。 Unlike the embodiments according to FIGS. 1a-4, in the embodiments according to FIGS. 8a and 8b, the support 809 includes a ring-shaped notch 850 as a unloading device. Again, within the support 809 with the ring-shaped notch 850, the essentially pin-shaped conductor 811 is united with the glass or glass ceramic material 813.

図示されてなく、かつ明確に述べられていないが、別の実施形態では、ヘッド部分も有するピン形の導体が形成されていてよく、その際、当業者は発明的努力を必要としない。 Although not shown and not explicitly stated, in another embodiment, a pin-shaped conductor that also has a head portion may be formed, which does not require one of ordinary skill in the art.

さらに、図8aにおいて、ハウジング部分805は、本質的にバッテリーセルのカバーであることも分かる。本質的にピン形の導体がガラス付けされている支持体809からなる貫通部は、ハウジング部分805と範囲870において輪状に、例えば溶接、特にレーザー溶接によって接合されている。輪状ノッチ850は、一方では熱バリアであり、他方では、必要な弾性をもたらして、貫通部を特にガラス付け813の範囲で保護しているか、または免荷している。特に、輪状ノッチ850を導入することで、ガラス材料またはガラスセラミック材料に生じる機械的および熱負荷を低減することが達成される。このことによって、漏れをもたらし得る貫通部のガラス材料またはガラスセラミック材料中での亀裂形成をかなり低減することができる。 Further, in FIG. 8a, it can be seen that the housing portion 805 is essentially a cover for the battery cell. Penetrations made of supports 809, essentially glazed with pin-shaped conductors, are joined to the housing portion 805 in a ring, eg, by laser welding, in a range of 870. The ring-shaped notch 850, on the one hand, is a thermal barrier and, on the other hand, provides the required elasticity to protect or unload the penetration, especially within the glassed 813 range. In particular, by introducing a ring-shaped notch 850, it is achieved to reduce the mechanical and thermal loads that occur in the glass or glass ceramic material. This can significantly reduce the formation of cracks in the glass material or glass ceramic material of the penetrations that can lead to leaks.

図8bによる形態はこの場合にも、支持体中に輪状ノッチ850を免荷装置として有する貫通部を示している。図8aによる形態とは異なり、この場合、ハウジング部分805は、貫通部とハウジング部分805との間の接合範囲に880を有する。これは、図8aによる実施形態よりも、さらに良好な機械的免荷をもたらす。さらに、支持体はその全厚Dにわたって、ハウジング部分805と接合されていてよく、このことによって、正確な溶接プロセスが可能となる。 The form according to FIG. 8b also shows a penetrating portion having a ring-shaped notch 850 as a unloading device in the support. Unlike the form according to FIG. 8a, in this case, the housing portion 805 has 880 in the joining range between the penetration portion and the housing portion 805. This results in even better mechanical unloading than in the embodiment according to FIG. 8a. In addition, the support may be joined to the housing portion 805 over its full thickness D, which allows for an accurate welding process.

図9aおよび9bは、図8aおよび8bとは別の実施形態を示しており、その際、図9aおよび9bの場合にも、免荷および熱バリアが得られる。図8aによる実施形態とは異なり、支持体はこの場合、輪状ノッチを免荷装置としては有さず、代わりに張り出し部(Ueberstand)990を有する。図8a〜8bにおけるものと同じ部品が、図8aおよび8bに100を加えた参照番号で示されている。したがって、ピン形の導体は911で示されており、ガラス材料およびガラスセラミック材料は913で示されている。貫通部とハウジング部分との間の接合範囲は、970で示されている。前記のとおりの図8aの利点は、図9aにも当てはまり、この場合は一緒に含まれる。 9a and 9b show a different embodiment than FIGS. 8a and 8b, in which the unloading and thermal barriers are also obtained in the case of FIGS. 9a and 9b. Unlike the embodiment according to FIG. 8a, the support in this case does not have a ring-shaped notch as a unloading device, but instead has a Ueverstand 990. The same parts as those in FIGS. 8a-8b are shown by reference numbers in FIGS. 8a and 8b plus 100. Therefore, pin-shaped conductors are shown at 911, and glass and glass ceramic materials are shown at 913. The joining range between the penetration and the housing portion is indicated by 970. The advantages of FIG. 8a as described above also apply to FIG. 9a, which are included together in this case.

図9bは、図9aとは別の実施形態を示している。本質的にリング形の支持体909の他にこの場合、カバー部分905は張り出し部980も有する。前記のとおりの図8bの利点は、図9bにも当てはまり、この場合は一緒に含まれる。 FIG. 9b shows an embodiment different from that of FIG. 9a. In addition to the essentially ring-shaped support 909, in this case the cover portion 905 also has an overhang 980. The advantages of FIG. 8b as described above also apply to FIG. 9b, which are included together in this case.

機械的および熱免荷をもたらす図8a〜9bの形態は全て、ピン形の導体811を有する図示されている実施形態の代わりに、図5〜7に詳細に記載されているとおりのヘッド部分を有するピン形の導体でも可能である。図5〜7についての記載の開示内容はこの場合、広範に一緒に含まれ、その際、そのために特別な言及および図示も必要ではない。 All embodiments of FIGS. 8a-9b that provide mechanical and thermal unloading have head portions as detailed in FIGS. 5-7, instead of the illustrated embodiments having pin-shaped conductors 811. It is also possible to have a pin-shaped conductor. The disclosures of FIGS. 5-7 are broadly included together in this case without the need for special reference or illustration.

図10a〜11bには、本発明による貫通部が取り付けられているリチウムイオンバッテリー用の完全なバッテリーセルが示されている。 Figures 10a-11b show a complete battery cell for a lithium-ion battery fitted with a penetration according to the invention.

この場合、図10a〜10bは、ヘッド部分を有さないピン形の導体、即ち、図1a〜4または9a〜10bによる貫通部が設けられている本発明の形態を示している。これに対して、図11aから11bは、ハウジングおよびその中に組み込まれている貫通部を備えたバッテリーセルを示しており、その際、ピン形の導体は、本発明によるヘッド部分を有する。 In this case, FIGS. 10a-10b show the embodiment of the present invention provided with a pin-shaped conductor having no head portion, that is, a through portion according to FIGS. 1a-4 or 9a-10b. In contrast, FIGS. 11a-11b show a battery cell with a housing and penetrations incorporated therein, wherein the pin-shaped conductor has a head portion according to the present invention.

図10aには、バッテリーセル1000の基本的な構造が示されている。 FIG. 10a shows the basic structure of the battery cell 1000.

バッテリーセル1000は、側壁1110およびカバー部分1120を備えたハウジング1100を有する。ハウジング1100のカバー部分1120には、開口部1130.1、1130.2が例えば打ち抜きによってはめ込まれている。開口部1130.1、1130.2の両方に、改めて貫通1140、1140.2が取り付けられている。 The battery cell 1000 has a housing 1100 with side walls 1110 and a cover portion 1120. The openings 1130.1 and 1130.2 are fitted into the cover portion 1120 of the housing 1100, for example, by punching. Penetrations 1140 and 1140.2 are reattached to both openings 1130.1 and 1130.2.

図10bは、開口部1130.1およびその中に取り付けられている貫通部1140.1を備えたバッテリーカバー1120の一部が詳細に示している。 FIG. 10b shows in detail a portion of the battery cover 1120 with an opening 1130.1 and a penetration portion 1140.1 mounted therein.

貫通部1140.1は、ピン形の導体2003および支持体2200を含む。ヘッド部分を備えていないピン形の導体2003は、支持体2200内に、ガラス材料またはガラスセラミック材料2280でガラス付けされている。ピン形の導体2003を、支持体2200にガラスまたはガラスセラミック材料2280でガラス付けした後に、部品全体として、開口部1130.1に取り付けるが、例えばその際、好ましくはアルミニウムからなる貫通部の支持体2200を、アルミニウムからなる冷間固定されたカバー部分1120と例えば溶接によって接合させる。ガラス付けに基づき、好ましくは支持体2200のみが軟化されている。 Penetration 1140.1 includes a pin-shaped conductor 2003 and a support 2200. A pin-shaped conductor 2003 without a head portion is glassed in a support 2200 with a glass material or a glass ceramic material 2280. The pin-shaped conductor 2003 is attached to the support 2200 with glass or glass-ceramic material 2280 and then attached to the opening 1130.1 as a whole, for example, a through-through support preferably made of aluminum. The 2200 is joined to the cold-fixed cover portion 1120 made of aluminum, for example by welding. Based on the glazing, preferably only the support 2200 is softened.

ピン形の導体には、抜き取り部(Ausnehmung)2002が設けられていて、そこに、電極接合部分2020が取り付けられている。電極接合部分は改めて、バッテリー1000の電気化学的セル2004の陰極としてか、または陽極として役立つ。バッテリーセル1000を囲むハウジング1100はバッテリーセルハウジングと称される。 The pin-shaped conductor is provided with a sampling portion (Ausnehmung) 2002, to which an electrode joining portion 2020 is attached. The electrode junction serves again as the cathode or anode of the electrochemical cell 2004 of the battery 1000. The housing 1100 surrounding the battery cell 1000 is referred to as a battery cell housing.

図10aから分かるとおり、貫通部1140.1、1140.2の設計に基づき、ピン形の導体と、ピン形の導体の抜き取り部(Ausnehmung)2002に取り付けられ、電気化学的セル2004に接合されている電極接合部品とは、電気化学的セル2004とカバー1120との間に形成される比較的大きな構造空間2006に関連している。 As can be seen from FIG. 10a, based on the design of the penetrations 1140.1, 1140.2, the pin-shaped conductor is attached to the pin-shaped conductor extraction part (Ausnehmung) 2002 and joined to the electrochemical cell 2004. The electrode-joined component is associated with a relatively large structural space 2006 formed between the electrochemical cell 2004 and the cover 1120.

図11aおよび1bに示されているとおりのピン形の導体およびヘッド部分を有する貫通部3200の本発明による設計によって、バッテリーセルハウジング内の利用されていない構造空間を最小限にすることができる。このことは、図11a〜11bにおいて明らかに推察され得る。 The design of the penetration 3200 with pin-shaped conductors and head portions as shown in FIGS. 11a and 1b can minimize unused structural space in the battery cell housing. This can be clearly inferred in FIGS. 11a-11b.

図10aおよび10b中の同じ部品は、2000を加えた参照番号で示されている。 The same parts in FIGS. 10a and 10b are indicated by reference numbers plus 2000.

この場合も、バッテリーセルハウジング3100のカバー3120の開口部3130.1、3130.2に、貫通3140.1、3140.2が取り付けられている。図10aおよび10bによる貫通部の貫通部品とは異なり、ここでは貫通部品には、ピン形の導体3003およびヘッド部分3005が設けられている。ヘッド部分は突起部3030と、そのヘッド部分3005の上に溶接、はんだ付けまたは前記された他の方法によって固く装着されている電極接合部品3010とを有する。電極接合部分は断片3140を有し、その際、その断片3140は、電気化学的セル4004のための陰極または陽極として役立つ。図11a〜11bから分かるとおり、本発明による貫通部品の利点は明らかに分かるはずである。図11a〜11bに示されている貫通部の構造種によって、利用されないままのバッテリーセルハウジング内の構造空間は可能な限り僅かになる。 Also in this case, the penetrations 3140.1 and 3140.2 are attached to the openings 3130.1 and 3130.2 of the cover 3120 of the battery cell housing 3100. Unlike the penetrating part of the penetrating portion shown in FIGS. 10a and 10b, the penetrating part is provided with a pin-shaped conductor 3003 and a head portion 3005. The head portion has a protrusion 3030 and an electrode joining component 3010 that is firmly mounted onto the head portion 3005 by welding, soldering or other methods described above. The electrode junction comprises a fragment 3140, wherein the fragment 3140 serves as a cathode or anode for the electrochemical cell 4004. As can be seen from FIGS. 11a-11b, the advantages of the penetrating parts according to the present invention should be clearly apparent. Due to the penetration structure types shown in FIGS. 11a-11b, the structural space within the battery cell housing that remains unused is as small as possible.

本質的に、図11aおよび11bの貫通部の形態と、図6a〜6bの貫通部の形態とは一致する。図6a〜6についての記載は完全に、本発明のバッテリーセルの記載に移行される。 In essence, the morphology of the penetrations in FIGS. 11a and 11b is consistent with the morphology of the penetrations in FIGS. 6a-6b. The description of FIGS. 6a-6 is completely transferred to the description of the battery cell of the present invention.

図12a〜12cには、貫通部を備えた本発明によるバッテリーハウジングのさらなる形態が示されている。先行する図におけるものと同じ部品が、5000を加えた参照番号で示されている。図12a〜12cに示されている実施例は、導体、本質的にピン形の導体7003.1、7003.2、7003.3がバッテリーセル側の終端に円形形態を有さず、即ち、例えば図10a〜11bにおいてのとおりの円形断面を有さず、むしろ、本質的に長方形の断面7100を有することを特徴とする。さらに、導体7003.1、7003.2、7003.3は2つの屈曲部を有する。原則的に、導体7003.1、7003.2、7003.3はそのバッテリーセル側の終端に既に、電気化学的セル(図示せず)のための陰極または陽極として役立つ断片8110を有する。導体、特に本質的にピン形の導体に、別の電極接合部品(図11bでは3110で示されている)が例えば溶接によって装着されている図11aおよび11bによる実施形態とは異なり、図12a〜12cによる実施例での電極接合部品および本質的にピン形の導体は、一体で形成されている。このことは、2つの部分を接合する必要がないので、作成の観点からは有利である。実施形態7003.1、7003.2、7003.3は本質的に、貫通部8140.1、8140.2、8140.3の範囲での導体の断面において異なる。図12aによる形態では、導体の断面は、ガラス付け7280の範囲で同様に、本質的に長方形である。 12a-12c show a further form of the battery housing according to the invention with a penetration. The same parts as in the preceding figure are indicated by a reference number plus 5000. In the embodiments shown in FIGS. 12a-12c, the conductors, essentially pin-shaped conductors 7003.1, 7003.2, 7003.3, do not have a circular shape at the end on the battery cell side, i.e., for example. It does not have the circular cross section as shown in FIGS. 10a-11b, but rather has an essentially rectangular cross section 7100. Further, the conductors 7003.1, 7003.2 and 7003.3 have two bends. In principle, conductors 7003.1, 7003.2, 7003.3 already have a fragment 8110 at its end on the battery cell side, which serves as a cathode or anode for an electrochemical cell (not shown). Unlike the embodiments according to FIGS. 11a and 11b, in which another electrode joining component (shown by 3110 in FIG. 11b) is attached to the conductor, particularly the essentially pin-shaped conductor, by welding, for example, FIGS. 12a- The electrode joint component and the essentially pin-shaped conductor in the example according to 12c are integrally formed. This is advantageous from the point of view of preparation because it is not necessary to join the two parts. Embodiments 7003.1, 7003.2, 7003.3 are essentially different in the cross section of the conductor in the range of penetrations 8140.1, 8140.2, 8140.3. In the form according to FIG. 12a, the cross section of the conductor is also essentially rectangular in the range of the glassed 7280.

図12bによる形態では、長方形の断面に代わって、ガラス付け7280の範囲では断面は円形である。この導体は、参照番号7003.2で示されている。図12bによる実施形態では、図12aによる実施形態とは異なり、導体は、バッテリーセルの外側でも円形の断面を有する。 In the form according to FIG. 12b, the cross section is circular in the range of the glass-attached 7280 instead of the rectangular cross section. This conductor is indicated by reference number 7003.2. In the embodiment according to FIG. 12b, unlike the embodiment according to FIG. 12a, the conductor also has a circular cross section outside the battery cell.

図12cによる形態では、ガラス付け7280の範囲では断面は図12bと同様に円形であるが、導体7003.3は、バッテリーハウジングの外側の接続範囲で圧搾されて、したがって断面は長方形、好ましくは正方形である。図12a〜12cの全てにおいて、バッテリーハウジングのカバーは8120で、導体7003.1、7003.2、7003.3がガラス付けされている支持体は8130で示されている。 In the form according to FIG. 12c, the cross section is circular in the range of the glassed 7280 as in FIG. 12b, but the conductor 7003.3 is squeezed in the connection range outside the battery housing and thus the cross section is rectangular, preferably square. Is. In all of FIGS. 12a-12c, the battery housing cover is indicated by 8120 and the support with the conductors 7003.1, 7003.2, 7003.3 glassed is indicated by 8130.

本発明を用いることで初めて、予め作成可能で、バッテリーセルハウジングのハウジング部分中で使用するのに特に適しているハウジング、特にバッテリーセルハウジング、好ましくはリチウムイオンバッテリー用の貫通部が提供される。バッテリーセルハウジングは好ましくは、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、AlSiC、マグネシウム、マグネシウム合金、チタンまたはチタン合金などの軽金属を含む。しかし、バッテリーセルハウジングのための材料として、鋼または特殊鋼、特にステンレス鋼または工具鋼などの金属も可能である。そのような場合、支持体および/または本質的にピン形の導体の材料を適合させる。 For the first time, the invention provides a housing that is prefabricated and particularly suitable for use within the housing portion of a battery cell housing, in particular a battery cell housing, preferably a penetration for a lithium ion battery. The battery cell housing preferably comprises a light metal such as aluminum (Al), aluminum alloy, AlSiC, magnesium, magnesium alloy, titanium or titanium alloy. However, as a material for the battery cell housing, metals such as steel or specialty steels, especially stainless steel or tool steel, are also possible. In such cases, the material of the support and / or essentially pin-shaped conductor is adapted.

本発明による解決によってさらに、経費的に有利な製法および出発材料を起用することが可能となる。さらに、金属ピンが固定用材料、即ち、例えばガラス栓によって支持体に合体された後に、ハウジング部分に取り付けられる予め作成された部品として、貫通部全体を形成することができる。このため、ハウジング部品の冷間固定の損失が生じないことが保証される。さらに、材料強度および材料をハウジング部品および支持体とは独立に選択することができる。免荷装置を用いる特殊な形態によって、機械的にも熱的にも、貫通部を免荷することができる。 The solution according to the present invention further makes it possible to use cost-effective manufacturing methods and starting materials. In addition, the entire penetration can be formed as a fixing material, i.e., a prefabricated component that is attached to the housing portion after the metal pins have been combined into the support by, for example, a glass stopper. This ensures that there is no loss of cold fixation of the housing parts. In addition, material strength and material can be selected independently of housing parts and supports. A special form of using a unloading device allows the penetration to be unloaded both mechanically and thermally.

以下、この出願の親出願(特願2017-157386)の親出願(特願2013-553839)の国際出願(PCT/EP2012/000698)の当初請求項である。
[請求項1]
特にハウジングのハウジング部分(5)を通る貫通部(3)であって、ハウジングは、特にバッテリーハウジングであり、好ましくは金属、特に軽金属、好ましくはアルミニウム、アルミニウム合金、AlSiC、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鋼、ステンレス鋼または特殊鋼からなり、前記ハウジング部分(5)は、少なくとも1つの開口部(7)を有し、前記開口部(7)には、ガラス材料またはガラスセラミック材料中の少なくとも1つの導体、特に本質的にピン形の導体(11)が貫通しており、
前記貫通部(3)は、少なくとも1つの導体、特に本質的にピン形の導体(11)と、支持体(9)、特に本質的にリング形の支持体(9)と、を含むことを特徴とする、
貫通部(3)。
[請求項2]
前記本質的にピン形の導体(11)は、材料として、特に金属、好ましくは銅、CuSiC、銅合金、アルミニウム、AlSiCまたはアルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金、NiFe、銅内部を有するNiFe−ジャケット、銀、銀合金、金、金合金およびコバルト−鉄合金を含み、前記支持体(9)は、材料として、特に金属、好ましくはアルミニウム、AlSiC、アルミニウム合金、鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、工具鋼、マグネシウムまたはマグネシウム合金、チタンまたはチタン合金を含むことを特徴とする、
請求項1に記載の貫通部。
[請求項3]
前記支持体(109)は、免荷装置、特にノッチ(850)および/または張り出し部(990)を有することを特徴とする、
請求項1乃至2のいずれか1項に記載の貫通部。
[請求項4]
前記支持体(9)と前記導体、特に前記ピン形の導体(11)との間に、ガラス材料またはガラスセラミック材料が導入されていて、その際、ガラス材料またはガラスセラミック材料が好ましくは、支持体(9)および/または導体、特にピン(11)の溶融温度よりも低い融解温度を有することを特徴とする、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の貫通部。
[請求項5]
ガラス材料またはガラスセラミック材料が以下の成分を以下のmol%で含むことを特徴とする、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の貫通部:
35〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 0〜14mol%、特に2〜12mol%、
2〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 0〜30mol%、特に0〜20mol%、
O 0〜20mol%、特に12〜20mol%(ここで、M=K、Cs、Rbであってよい)、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%、
LiO 0〜45mol%、特に0〜20mol%、特に好ましくは17〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、特に0〜20mol%、特に好ましくは5〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、特に1〜5mol%、好ましくは2〜5mol%。
[請求項6]
組成物が、以下の成分を以下のmol%で含むことを特徴とする、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の貫通部:
38〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 3〜14mol%、特に4〜12mol%、
4〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 10〜30mol%、特に14〜20mol%、
O 10〜20mol%、特に12〜19mol%、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%。
[請求項7]
前記ハウジング部分(5)は、外側(20.1)および内側(20.2)を有し、前記支持体(5)は、前記ハウジング部分の前記内側および/または前記外側と、特に溶接接合またははんだ接合の形態で、または押し込みによって接合されていることを特徴とする、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の貫通部:
[請求項8]
前記ピン形の導体(511)は、ヘッド部分(580)を含み、その際、ヘッド部分が、ピン形の導体の面積(F導体)よりも大きなヘッド面積(Fヘッド部分)を有することを特徴とする、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の貫通部。
[請求項9]
ヘッド部分(580)および/またはピン形の導体が、円形または楕円形の外形を有し、かつ/またはガラス材料またはガラスセラミック材料(1013)が一方では、ピン形の導体と支持体との間に、しかし他方では他にもヘッド部分と支持体との間に導入されていることを特徴とする、
請求項8に記載の貫通部。
[請求項10]
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の貫通部を少なくとも1つ備える、特にバッテリーセル(1000)のためのハウジング。
[請求項11]
好ましくはバッテリーハウジング、特に請求項10に記載のハウジングを有する蓄電池装置、特にバッテリー、好ましくはLiイオンバッテリー、特にLiイオン蓄電池において、
前記蓄電池装置は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の貫通部を含むことを特徴とする、
蓄電池装置。
[請求項12]
少なくとも1つの導体、特に本質的にピン形の導体を備えた特に請求項1乃至9のいずれか1項に記載の貫通部を製造する方法であって、
導体、特に本質的にピン形の導体および支持体を用意するステップと、
導体、特に本質的にピン形の導体を、ガラス材料またはガラスセラミック材料中で支持体にガラス付けして、ハウジング、特にバッテリーセルハウジングのハウジング部分のための貫通部を生じさせるステップと、
を含む方法。
[請求項13]
ガラス材料またはガラスセラミック材料が以下の成分を以下のmol%で含むことを特徴とする、
請求項12に記載の方法:
35〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 0〜14mol%、特に2〜12mol%、
2〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 0〜30mol%、特に0〜20mol%、
O 0〜20mol%、特に12〜20mol%(ここで、M=K、Cs、Rbであってよい)、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%、
LiO 0〜45mol%、特に0〜40mol%、好ましくは17〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、特に0〜20mol%、好ましくは5〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、特に1〜5mol%、好ましくは2〜5mol%。
[請求項14]
ガラス材料またはガラスセラミック材料が以下の成分を以下のmol%で含むことを特徴とする、
請求項13に記載の方法:
38〜50mol%、特に39〜48mol%、
Al 3〜14mol%、特に4〜12mol%、
4〜10mol%、特に4〜8mol%、
NaO 10〜30mol%、特に14〜20mol%、
O 10〜20mol%、特に12〜19mol%、
PbO 0〜10mol%、特に0〜9mol%。
[請求項15]
特に請求項1乃至9のいずれか1項に記載の貫通部を備えるバッテリーセル(1000)を提供するための方法であって、
支持体を有する貫通部を用意するステップと、
導体、特に本質的にピン形の導体を、ガラス材料またはガラスセラミック材料中で支持体にガラス付けして、前記貫通部を生じさせるステップと、
前記貫通部をハウジングと、特に溶接、好ましくはレーザービーム溶接、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接によって、および別法でははんだ付け、収縮、押し込み、フランジ付けによって接合させるステップと、
を含む方法。
The following are the initial claims of the international application (PCT / EP2012 / 000698) of the parent application (Japanese Patent Application No. 2013-553839) of the parental application of this application (Japanese Patent Application No. 2017-157386).
[Claim 1]
In particular a penetration (3) through the housing portion (5) of the housing, the housing being particularly a battery housing, preferably a metal, particularly a light metal, preferably an aluminum, aluminum alloy, AlSiC, magnesium, magnesium alloy, titanium. , Titanium alloy, steel, stainless steel or special steel, the housing portion (5) has at least one opening (7), and the opening (7) is in a glass material or a glass ceramic material. At least one of the conductors, especially the essentially pin-shaped conductor (11), penetrates.
The penetration (3) includes at least one conductor, particularly an essentially pin-shaped conductor (11) and a support (9), particularly an essentially ring-shaped support (9). Characteristic,
Penetration part (3).
[Claim 2]
The essentially pin-shaped conductor (11) is a material such as a metal, preferably copper, CuSiC, copper alloy, aluminum, AlSiC or aluminum alloy, magnesium or magnesium alloy, NiFe, NiFe-jacket having a copper interior. The support (9) includes silver, silver alloys, gold, gold alloys and cobalt-iron alloys, and the support (9) is a material particularly metal, preferably aluminum, AlSiC, aluminum alloy, steel, stainless steel, special steel, tool steel. , Magnesium or magnesium alloy, titanium or titanium alloy.
The penetration portion according to claim 1.
[Claim 3]
The support (109) is characterized by having a unloading device, particularly a notch (850) and / or an overhang (990).
The penetration portion according to any one of claims 1 and 2.
[Claim 4]
A glass material or a glass ceramic material is introduced between the support (9) and the conductor, particularly the pin-shaped conductor (11), in which the glass material or the glass ceramic material is preferably supported. It is characterized by having a melting temperature lower than the melting temperature of the body (9) and / or the conductor, particularly the pin (11).
The penetration portion according to any one of claims 1 to 3.
[Claim 5]
The glass material or the glass ceramic material is characterized by containing the following components in the following mol%.
The penetration portion according to any one of claims 1 to 4.
P 2 O 5 35-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%, particularly 2~12mol%,
B 2 O 3 2-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%, especially 0 to 20 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, especially 12 to 20 mol% (where M = K, Cs, Rb may be),
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%,
Li 2 O 0 to 45 mol%, particularly 0 to 20 mol%, particularly preferably 17 to 40 mol%,
BaO 0 to 20 mol%, especially 0 to 20 mol%, particularly preferably 5 to 20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%, in particular 1 to 5 mol%, preferably 2~5mol%.
[Claim 6]
The composition comprises the following components in the following mol%:
The penetration portion according to any one of claims 1 to 5.
P 2 O 5 38-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-20 mol%,
K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol%,
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%.
[Claim 7]
The housing portion (5) has an outer side (20.1) and an inner side (20.2), and the support (5) is particularly welded or joined with the inner side and / or the outer side of the housing part. It is characterized in that it is joined in the form of a solder joint or by indentation.
The penetration portion according to any one of claims 1 to 6.
[Claim 8]
The pin-shaped conductor (511) includes a head portion (580), wherein the head portion has a head area (F head portion ) larger than the area of the pin-shaped conductor (F conductor). To
The penetration portion according to any one of claims 1 to 7.
[Claim 9]
The head portion (580) and / or the pin-shaped conductor has a circular or elliptical shape, and / or the glass or glass ceramic material (1013) is between the pin-shaped conductor and the support. However, on the other hand, it is also characterized by being introduced between the head portion and the support.
The penetration portion according to claim 8.
[Claim 10]
A housing comprising at least one penetration according to any one of claims 1-9, particularly for a battery cell (1000).
[Claim 11]
A battery housing, particularly a storage battery device having the housing according to claim 10, particularly a battery, preferably a Li-ion battery, particularly a Li-ion storage battery.
The storage battery device includes the penetrating portion according to any one of claims 1 to 9.
Storage battery device.
[Claim 12]
A method of manufacturing a penetration portion according to any one of claims 1 to 9, further comprising at least one conductor, particularly a pin-shaped conductor.
With the steps of preparing conductors, especially pin-shaped conductors and supports,
With the step of glassing a conductor, especially a pin-shaped conductor, into a support in glass or glass ceramic material to create a penetration for the housing portion of the housing, especially the battery cell housing.
How to include.
[Claim 13]
The glass material or the glass ceramic material is characterized by containing the following components in the following mol%.
12. The method of claim 12.
P 2 O 5 35-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%, particularly 2~12mol%,
B 2 O 3 2-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%, especially 0 to 20 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, especially 12 to 20 mol% (where M = K, Cs, Rb may be),
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%,
Li 2 O 0 to 45 mol%, especially 0 to 40 mol%, preferably 17 to 40 mol%,
BaO 0 to 20 mol%, especially 0 to 20 mol%, preferably 5 to 20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%, in particular 1 to 5 mol%, preferably 2~5mol%.
[Claim 14]
The glass material or the glass ceramic material is characterized by containing the following components in the following mol%.
13. The method of claim 13.
P 2 O 5 38-50 mol%, especially 39-48 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%, especially 4-12 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%, especially 4-8 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%, especially 14-20 mol%,
K 2 O 10-20 mol%, especially 12-19 mol%,
PbO 0-10 mol%, especially 0-9 mol%.
[Claim 15]
In particular, a method for providing a battery cell (1000) having the penetration portion according to any one of claims 1 to 9.
Steps to prepare a penetration with a support,
With the step of glassing a conductor, especially a pin-shaped conductor, into a support in a glass or glass ceramic material to create the penetration.
Steps to join the penetration to the housing, especially by welding, preferably laser beam welding, electron beam welding, ultrasonic welding, resistance welding, and otherwise by soldering, shrinking, pushing, and flanged.
How to include.

Claims (25)

金属でできている側壁およびカバー部分を有する、蓄電装置のハウジング部分(5)であって、
前記カバー部分は、少なくとも1つの開口部(7)を有し、
前記ハウジング部分(5)は、前記少なくとも1つの開口部(7)内に配置される貫通部(3)を備え、
前記貫通部(3)は、
ガラス材料およびガラスセラミック材料の1つと、
前記ガラス材料および前記ガラスセラミック材料の前記1つ内に埋設される少なくとも1つのピン形の導体(11)と、
リング形の支持体(9)と、
を含み、
前記ガラス材料および前記ガラスセラミック材料の前記1つ内に埋設される前記少なくとも1つのピン形の導体(11)は、前記支持体(9)を通り案内され、
前記開口部(7)の領域内の前記リング形の支持体(9)は、溶接、はんだ付け、押し込み、フランジ付けおよび収縮の1つによって前記ハウジング部分(5)に気密に封止され、ヘリウム漏出速度は、1×10mbarl/秒未満であり、
前記リング形の支持体(9)は、免荷装置を備える、
ハウジング部分(5)。
A housing portion (5) of a power storage device having a side wall and a cover portion made of metal.
The cover portion has at least one opening (7).
The housing portion (5) comprises a penetration portion (3) disposed within the at least one opening (7).
The penetrating portion (3) is
One of the glass materials and glass ceramic materials,
The glass material and at least one pin-shaped conductor (11) embedded in the one of the glass ceramic materials.
Ring-shaped support (9) and
Including
The glass material and the at least one pin-shaped conductor (11) embedded in the one of the glass ceramic materials are guided through the support (9).
The ring-shaped support (9) within the region of the opening (7) is hermetically sealed to the housing portion (5) by one of welding, soldering, pushing, flanging and shrinking, and helium. leak rate state, and are less than 1 × 10 8 mbarl / sec,
The ring-shaped support (9) includes a unloading device.
Housing part (5).
前記ピン形の導体(11)は、軽金属である、
請求項1に記載のハウジング部分(5)。
The pin-shaped conductor (11) is a light metal.
The housing portion (5) according to claim 1.
前記ピン形の導体(11)の金属は、銅、CuSiC、銅合金、アルミニウム、AlSiC、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、NiFe、銅内部を有するNiFeジャケット、銀、銀合金、金、金合金またはコバルト−鉄合金を備える、
請求項1または2に記載のハウジング部分(5)。
The metal of the pin-shaped conductor (11) is copper, CuSiC, copper alloy, aluminum, AlSiC, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, NiFe, NiFe jacket having a copper interior, silver, silver alloy, gold, gold alloy or With cobalt-iron alloy,
The housing portion (5) according to claim 1 or 2.
前記ハウジング部分(5)は、軽金属を備える、
請求項1から3のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The housing portion (5) includes a light metal.
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 3.
前記ハウジング部分(5)の前記軽金属は、アルミニウム、AlSiC、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタンまたはチタン合金を備える、
請求項4に記載のハウジング部分(5)。
The light metal of the housing portion (5) comprises aluminum, AlSiC, an aluminum alloy, magnesium, a magnesium alloy, titanium or a titanium alloy.
The housing portion (5) according to claim 4.
前記リング形の支持体(9)は、アルミニウム、アルミニウム合金、AlSiC、鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金でできている、
請求項1から5のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The ring-shaped support (9) is made of aluminum, aluminum alloy, AlSiC, steel, stainless steel, special steel, magnesium, magnesium alloy, titanium, titanium alloy.
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 5.
前記リング形の支持体(9)は、溝および/または突起を備える、
請求項1から6のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The ring-shaped support (9) comprises grooves and / or protrusions.
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 6.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、前記リング形の支持体(9)と前記ピン形の導体(11)との間に導入され、それによって、前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、前記リング形の支持体(9)および/または前記ピン形の導体(11)の溶融温度より低い封止温度を有する、
請求項1から7のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material is introduced between the ring-shaped support (9) and the pin-shaped conductor (11), whereby the glass material or the glass ceramic material is the ring. It has a sealing temperature lower than the melting temperature of the shaped support (9) and / or the pin-shaped conductor (11).
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 7.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
35〜50mol%、
Al 0〜14mol%、
2〜10mol%、
NaO 0〜30mol%、
O 0〜20mol%、ここで、M=K、Cs、Rbであってよい、
PbO 0〜10mol%、
LiO 0〜45mol%、
BaO 0〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、
請求項1から8のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 35-50 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%,
B 2 O 3 2-10 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, where M = K, Cs, Rb.
PbO 0-10 mol%,
Li 2 O 0-45 mol%,
BaO 0-20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%,
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 8.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
39〜48mol%、
Al 2〜12mol%、
4〜8mol%、
NaO 0〜20mol%、
O 12〜20mol%、ここで、M=K、Cs、Rbであってよい、
PbO 0〜9mol%、
LiO 0〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、
Bi 1〜5mol%、
請求項9に記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 39-48 mol%,
Al 2 O 3 2-12 mol%,
B 2 O 3 4-8 mol%,
Na 2 O 0 to 20 mol%,
M 2 O 12-20 mol%, where M = K, Cs, Rb.
PbO 0-9 mol%,
Li 2 O 0-40 mol%,
BaO 0-20 mol%,
Bi 2 O 3 1-5 mol%,
The housing portion (5) according to claim 9.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
LiO 17〜40mol%、
BaO 5〜20mol%、
Bi 2〜5mol%、
請求項9または10に記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
Li 2 O 17-40 mol%,
BaO 5-20 mol%,
Bi 2 O 3 2-5 mol%,
The housing portion (5) according to claim 9 or 10.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
38〜50mol%、
Al 3〜14mol%、
4〜10mol%、
NaO 10〜30mol%、
O 10〜20mol%、
PbO 0〜10mol%、
請求項9に記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 38-50 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%,
K 2 O 10 to 20 mol%,
PbO 0-10 mol%,
The housing portion (5) according to claim 9.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
39〜48mol%、
Al 4〜12mol%、
4〜8mol%、
NaO 14〜20mol%、
O 12〜19mol%、
PbO 0〜9mol%、
請求項12に記載のハウジング部分(5)。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 39-48 mol%,
Al 2 O 3 4-12 mol%,
B 2 O 3 4-8 mol%,
Na 2 O 14 to 20 mol%,
K 2 O 12-19 mol%,
PbO 0-9 mol%,
12. The housing portion (5) according to claim 12.
前記ハウジング部分(5)は、外側および内側を有し、前記リング形の支持体(9)は、溶接接合またははんだ接合の形態で、または、押し込みによって、前記ハウジング部分(5)の前記内側または前記外側に接合される、
請求項1から13のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The housing portion (5) has an outer side and an inner side, and the ring-shaped support (9) is in the form of a welded joint or a soldered joint, or by pushing, the inner side or the inner side of the housing part (5). Joined to the outside,
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 13.
前記ピン形の導体(11)は、ヘッド部分を備え、それによって、前記ヘッド部分は、前記ピン形の導体(11)の面積(F導体)より大きいヘッド面積(Fヘッド部分)を有する、
請求項1から14のいずれかに記載のハウジング部分(5)。
The pin-shaped conductor (11) comprises a head portion, whereby the head portion has a head area (F head portion ) that is larger than the area (F conductor) of the pin-shaped conductor (11).
The housing portion (5) according to any one of claims 1 to 14.
前記ヘッド部分および/または前記ピン形の導体(11)は、円形または楕円形の外形を有し、および/または、前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、一方では、前記ピン形の導体(11)と前記リング形の支持体(9)との間に配置され、他方では、前記ヘッド部分と前記リング形の支持体(9)との間に配置される、
請求項15に記載のハウジング部分(5)。
The head portion and / or the pin-shaped conductor (11) has a circular or elliptical outer shape, and / or the glass material or the glass ceramic material is, on the one hand, the pin-shaped conductor (11). ) And the ring-shaped support (9), and on the other hand, it is placed between the head portion and the ring-shaped support (9).
The housing portion (5) according to claim 15.
請求項1から16のいずれかに記載のハウジング部分(5)を備える蓄電装置。 A power storage device including the housing portion (5) according to any one of claims 1 to 16. 前記蓄電装置は、バッテリーまたはリチウムイオン蓄電池である、
請求項17に記載の蓄電装置。
The power storage device is a battery or a lithium ion storage battery.
The power storage device according to claim 17.
少なくとも1つのピン形の導体(11)を有する、請求項1から9、14から16のいずれかに記載のハウジング部分(5)の製造方法であって、
−前記ピン形の導体(11)および前記リング形の支持体(9)を提供するステップと、
−前記ピン形の導体(11)を、前記リング形の支持体(9)内の前記ガラス材料またはガラスセラミック材料内に封止および埋設し、前記蓄電装置のハウジングの前記ハウジング部分(5)のための前記貫通部(3)を結果として生ずるステップと、
−溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、超音波溶接、抵抗溶接によって、および、代替的には、はんだ付け、収縮、押し込みまたはフランジ付けによって、1×10mbarl/秒未満のヘリウム漏出速度の気密封止方法で、前記貫通部(3)を前記ハウジングに接合するステップと、
を含む方法。
The method for manufacturing a housing portion (5) according to any one of claims 1 to 9 and 14 to 16, which has at least one pin-shaped conductor (11).
-With the steps of providing the pin-shaped conductor (11) and the ring-shaped support (9).
-The pin-shaped conductor (11) is sealed and embedded in the glass material or glass ceramic material in the ring-shaped support (9), and the housing portion (5) of the housing of the power storage device is formed. The step resulting in the penetration (3) for
- welding, laser welding, electron beam welding, ultrasonic welding, resistance welding, and, in the alternative, soldering, shrinking, by pushing or flanging, gas helium leak rate of less than 1 × 10 8 mbarl / sec A step of joining the penetrating portion (3) to the housing by a tight sealing method, and
How to include.
前記蓄電装置の前記ハウジングは、バッテリーセルハウジングまたはLiイオン蓄電池ハウジングである、
請求項19に記載の方法。
The housing of the power storage device is a battery cell housing or a Li-ion storage battery housing.
19. The method of claim 19.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
35〜50mol%、
Al 0〜14mol%、
2〜10mol%、
NaO 0〜30mol%、
O 0〜20mol%、ここで、M=K、Cs、Rbであってよい、
PbO 0〜10mol%、
LiO 0〜45mol%、
BaO 0〜20mol%、
Bi 0〜10mol%、
請求項19または20に記載の方法。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 35-50 mol%,
Al 2 O 3 0~14mol%,
B 2 O 3 2-10 mol%,
Na 2 O 0 to 30 mol%,
M 2 O 0 to 20 mol%, where M = K, Cs, Rb.
PbO 0-10 mol%,
Li 2 O 0-45 mol%,
BaO 0-20 mol%,
Bi 2 O 3 0~10mol%,
The method of claim 19 or 20.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
39〜48mol%、
Al 2〜12mol%、
4〜8mol%、
NaO 0〜20mol%、
O 12〜20mol%、ここで、M=K、Cs、Rbであってよい、
PbO 0〜9mol%、
LiO 0〜40mol%、
BaO 0〜20mol%、
Bi 1〜5mol%、
請求項21に記載の方法。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 39-48 mol%,
Al 2 O 3 2-12 mol%,
B 2 O 3 4-8 mol%,
Na 2 O 0 to 20 mol%,
M 2 O 12-20 mol%, where M = K, Cs, Rb.
PbO 0-9 mol%,
Li 2 O 0-40 mol%,
BaO 0-20 mol%,
Bi 2 O 3 1-5 mol%,
21. The method of claim 21.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
LiO 17〜40mol%、
BaO 5〜20mol%、
Bi 2〜5mol%、
請求項21または22に記載の方法。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
Li 2 O 17-40 mol%,
BaO 5-20 mol%,
Bi 2 O 3 2-5 mol%,
The method of claim 21 or 22.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
38〜50mol%、
Al 3〜14mol%、
4〜10mol%、
NaO 10〜30mol%、
O 10〜20mol%、
PbO 0〜10mol%、
請求項21に記載の方法。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 38-50 mol%,
Al 2 O 3 3-14 mol%,
B 2 O 3 4-10 mol%,
Na 2 O 10-30 mol%,
K 2 O 10 to 20 mol%,
PbO 0-10 mol%,
21. The method of claim 21.
前記ガラス材料または前記ガラスセラミック材料は、以下の成分を以下のモル%で含む、
39〜48mol%、
Al 4〜12mol%、
4〜8mol%、
NaO 14〜20mol%、
O 12〜19mol%、
PbO 0〜9mol%、
請求項24に記載の方法。
The glass material or the glass ceramic material contains the following components in the following molar%:
P 2 O 5 39-48 mol%,
Al 2 O 3 4-12 mol%,
B 2 O 3 4-8 mol%,
Na 2 O 14 to 20 mol%,
K 2 O 12-19 mol%,
PbO 0-9 mol%,
24. The method of claim 24.
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